數(shù)控加工中心與三坐標(biāo)數(shù)控銑床

數(shù)控加工中心與三坐標(biāo)數(shù)控銑床的共同特點(diǎn)是除具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復(fù)雜的二維以至三維復(fù)雜輪廓的能力。這些復(fù)雜輪廓零件的加工有的只需二軸聯(lián)動(dòng)，有的則需三軸聯(lián)動(dòng)，它們所對應(yīng)的加工一般相應(yīng)稱為二軸(或2.5軸)加工與三軸加工。

對于三坐標(biāo)加工中心(無論是立式還是臥式)，由于具有自動(dòng)換刀功能，適用于多工序加工，如箱體等需要銑、鉆、鉸及攻螺紋等多工序加工的零件。特別是在臥式加工中心上，加裝數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)后，可實(shí)現(xiàn)四面加工，而若主軸可立臥轉(zhuǎn)換，則可實(shí)現(xiàn)五面加工，因而能夠一次裝夾完成更多表面的加工，特別適合于加工復(fù)雜的箱體類、泵體、閥體、殼體等零件。

數(shù)控加工中心與四坐標(biāo)數(shù)控銑床

四坐標(biāo)是指在X、Y和Z三個(gè)平動(dòng)坐標(biāo)軸基礎(chǔ)上增加一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)軸(A或B)，且四個(gè)軸一般可以聯(lián)動(dòng)。其中，轉(zhuǎn)動(dòng)軸既可以作用于刀具(刀具擺動(dòng)型)，也可以作用于工件(工作臺(tái)回轉(zhuǎn)／擺動(dòng)型)；機(jī)床既可以是立式的也可以是臥式的；此外，轉(zhuǎn)動(dòng)軸既可以是A軸(繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng))也可以是B軸(繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng))。由此可以看出，四坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床可具有多種結(jié)構(gòu)類型，但除大型龍門式機(jī)床上采用刀具擺動(dòng)外，實(shí)際中多以工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)／擺動(dòng)的結(jié)構(gòu)居多。但不管是哪種類型，其共同特點(diǎn)是相對于靜止的工件來說，刀具的運(yùn)動(dòng)位置不僅是任意可控的，而且刀具軸線的方向在刀具擺動(dòng)平面內(nèi)也是可以控制的，從而可根據(jù)加工對象的幾何特征按保持有效切削狀態(tài)或根據(jù)避免刀具干涉等需要來調(diào)整刀具相對零件表面的姿態(tài)。因此，四坐標(biāo)加工可以獲得比三坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果。

數(shù)控加工中心與五坐標(biāo)數(shù)控銑床

對于五坐標(biāo)數(shù)控銑床，不管是哪種類型，它們具有兩個(gè)回轉(zhuǎn)坐標(biāo)。如右圖5-1所示。相對于靜止的工件來說，其運(yùn)動(dòng)合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)(受機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)限制)任意控制，從而具有保持較佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力：

因此，五坐標(biāo)加工又可以獲得比四坐標(biāo)加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復(fù)雜零件的加工。采用五軸聯(lián)動(dòng)對三維曲面零件的加工，可用刀具較佳幾何形狀進(jìn)行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般認(rèn)為，一臺(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的效率可以等于兩臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進(jìn)行高速銑削淬硬鋼零件時(shí)，五軸聯(lián)動(dòng)加工可比三軸聯(lián)動(dòng)加工發(fā)揮更高的效益。

五軸聯(lián)動(dòng)除X、Y、Z以外的兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)有兩種實(shí)現(xiàn)方法：一是在工作臺(tái)上用復(fù)合A、C軸轉(zhuǎn)臺(tái)，二是采用復(fù)合A、C軸的主軸頭。這兩種方法完全由工件形狀決定，方法本身并無優(yōu)劣之分。過去因五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因，其價(jià)格要比三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型五軸聯(lián)運(yùn)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床(含五面加工機(jī)床)的發(fā)展。

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