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什么是5轴联动加工?5轴联动加工的优势是什么?
日期
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2021/08/16

近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中,每当人们碰见异形复杂零件高效、高质量加工难题时,五轴联动技术无疑是解决这类问题的重要手段。

 

越来越多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足高效率、高质量的加工。但是,你真的足够了解五轴加工吗?

 

想要真正的了解五轴加工,首先我们要做的是要读懂什么是五轴机床。五轴机床(5 Axis Machining),顾名思义,是指在XYZ,三根常见的直线轴上加上两根旋转轴。ABC三轴中的两个旋转轴具有不同的运动方式,以满足各类产品的技术需求。而在5轴加工中心的机械设计上,机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动模式,以满足各种要求。

 

5轴机床的特点

说起五轴机床的特点,就要和传统的三轴设备来比较。生产中三轴加工设备比较常见,有立式、卧式及龙门等几种形式。常见的加工方法有立铣刀端刃加工、侧刃加工。

 

球头刀的仿形加工等等。但无论哪种形式和方法都有着一个共同的特点,就是在加工过程中刀轴方向始终保持不变,机床只能通过XYZ三个线性轴的插补来实现刀具在空间直角坐标系中的运动。所以,在面对下面这些产品时,三轴机床效率低、加工表面质量差甚至无法加工的弊端就暴露出来了。

 

 什么是5轴联动加工?

 

与三轴数控加工设备相比,五联动数控机床有以下优点:

1. 保持刀具最佳切削状态,改善切削条件

如上图,在左图中三轴切削方式,当切削刀具向顶端或工件边缘移动时,切削状态逐渐变差。而要在此处也保持最佳切削状态,就需要旋转工作台。而如果我们要完整加工一个不规则平面,就必须将工作台以不同方向旋转多次。可以看见,五轴机床还可以避免球头铣刀中心点线速度为0的情况,获得更好的表面质量。

 

2. 有效避免刀具干涉

如上图,针对航空航天领域内应用的叶轮、叶片和整体叶盘等零件,三轴设备由于干涉原因无法满足工艺要求。而五轴机床就可以满足。同时五轴机床还可以使用更短的刀具进行加工,提升系统刚性,减少刀具的数量,避免了专用刀具的产生。对于我们的企业老板来说,意味在刀具成本方面,五轴机床将会给您省钱了!

 

3. 减少装夹次数,一次装夹完成五面加工

如上图可以看出五轴加工中心还可以减少基准转换,提高加工精度。在实际加工中,只需一次装夹,加工精度更容易得到保证。同时五轴加工中心由于过程链的缩短和设备数量的减少,工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少。这意味着您可以用更少的夹具,更少的厂房面积和维护费用,来完成更高效更高质量的加工!

 

4. 提高加工质量和效率

如图,五轴机床可以采用刀具侧刃切削,加工效率更高。

 

5. 缩短生产过程链,简化生产管理

五轴数控机床的完整加工大大缩短了生产过程链,可以使生产管理和计划调度简化。工件越复杂,它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显。

 

6. 缩短新产品研发周期

对于航空航天、汽车等领域的企业,有的新产品零件及成型模具形状很复杂,精度要求也很高,因此具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的五轴数控加工中心可以很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题,大大缩短研发周期和提高新产品的成功率。

 

五轴加工的样件产品

五轴加工中心加工的样件产品

 

5轴联动加工的优势

1)加工时无需特殊夹具,降低了夹具的成本,避免了多次装夹,提高模具加工精度。

2)减少夹具的使用数量。

3)加工中省去许多特殊刀具,从而降低了刀具成本。

4)在加工中能增加刀具的有效切削刃长度,减小切削力,提高刀具使用寿命,降低成本。

 

五轴联动加工

当模具型腔较深且有很窄的部位需要加工时,如果仍采用定位五轴加工的三轴刀具路径,相互干涉通常是难以避免的,与此同时,另外的某些区域可能又无法完全覆盖到。这时,五轴联动加工必然是一个更好的选择。

 

当然,市场上不乏一些先进的CAM系统,这些系统能够提供专业可靠的、真正意义上的五轴联动加工方案,比如星辉公司进口英国莱康的ALPHACAM软件、DELCAM公司的PowerMILL软件、德国OPENMIND公司的HyperMILL软件等,它们可使用户在复杂曲面、实体和三维模型上创建连续五轴刀具路径,并且刀具路径都经过自动检查和优化,支持各种各样的加工策略和所有刀具类型。

 

五轴联动加工的优势在于能使刀具进给方向与工件表面连续保持合适的角度,以得到更好的表面质量,还能更好地接近倒角,同时也提高了刀具寿命。刀具利用更经济、循环时间降低、一次性装夹,这些都同样节约了时间、减少了机床加工的出错率。