数控加工

掌握复杂几何形状的 5 轴数控机床

12 月 19, 2024

探索五轴数控机床的优势，包括提高精度、缩短生产时间和创建复杂设计的能力。了解其在航空航天、医疗植入等领域的应用。利用先进的五轴技术释放您的制造潜能！

5 轴数控机床：揭开复杂数控几何形状的神秘面纱

内容包括五轴数控机床简介、原理定义以及与三轴加工的比较。它探讨了各种类型的五轴配置，包括耳轴/旋转工作台设置、机头/机头配置和龙门/旋转工作台。然后，讨论深入到复杂几何形状的掌握，强调精度和准确度的提高、表面精加工的增强以及底切和难以达到的特征的消除，重点是航空航天部件的制造。

接下来，它会优化数控加工通过引导曲线加工、用于复杂表面的筒形铣刀和倾斜工作面方法等技术，以及五轴软件和仿真技术的进步。内容还涉及医疗植入、航空航天、模具制造和汽车等行业的五轴加工能力。

五轴数控加工包括利用 PC 数控（CNC）机床设备沿五个不同方向的战斧去除工件上的材料。五轴数控机床有三个直接战斧（X、Y、Z）用于定位切割装置，两个旋转战斧（A、B）用于控制仪器的方向。这就允许设备在加工过程中从不同点向工件移动。

什么是 5 轴数控加工？

传统的三轴数控加工仅限于沿 X、Y 和 Z 轴发展，而五轴数控机床则具有更突出的适应性。在三轴任务中，设备可以依次从每个方向进行切割。然而，五轴数控机床可以沿着不同的方向进行同步加工，使设备有更多机会有效地加工复杂的计算。

5 轴配置类型

在以下方面有各种安排 5 轴加工这取决于旋转战斧的循环方式。在耳轴/旋转工作台设置中，工件安装在旋转工作台上（B 轴），而设备头则在另一个工作台上转动。这适用于加工调整过的工件，如涡轮尖角。头/头设置突出了设备和工件的自由移动阶段，允许同时移动以加工不可预知的形状。龙门/旋转工作台将三轴龙门与车削工作台整合在一起，以提高灵活性。根据加工应用和工件数学，每种布置方式都有自己的优势。

提高精确度和准确性

五轴数控机床的精确性使其适用于复杂形状的加工和计算。五轴数控机床通过五轴同步开发，可以加工出令人费解的三层结构，而且精度极高。与传统的多排列相比，所需的排列次数更少，从而减少了失误。数控机床.

强化表面处理

五轴数控系统的一项关键功能是在切削运动中保持刀具相对于工件表面的最佳角度。这是通过五个线性轴和旋转轴的协调运动实现的。因此，五轴加工可产生极佳的光洁度，减少对研磨和抛光等后处理操作的需求。

消除暗槽和无法进入的特征

从多个角度接近工件的灵活性使五轴数控机床能够加工三轴机床通常无法加工的特征。利用五轴的运动自由度，可以在一次装夹中高效地加工底切、轮廓凹槽和复杂的内腔结构。

航空航天组件制造

最典型的例子就是飞机发动机的复杂涡轮叶片。这些部件的翼面轮廓复杂，通常必须满足严格的质量标准。通过五轴数控加工，可以精确复制涡轮叶片的复杂弧度，达到以下要求航天在对可靠性和安全性要求极高的应用领域中，该系统也能发挥重要作用。与多重设置方案相比，复杂的内部冷却剂通道也能得到高效加工。

优化 5 轴加工

导向曲线加工技术

引导曲线加工可直接在模型的成型特征上创建刀具路径，而无需投影面。引导曲线可以通过 CAD 数据生成，也可以通过将模型导入 CAM 软件生成。刀具路径沿着曲线流动，使加工更平滑。它提供刀具轴控制，允许轴间插补或锁定位置。引导曲线可缩短加工时间。

用于复杂表面的筒形切割机

桶形铣刀具有用于精加工的桶形轮廓。在五轴加工中，这些专用刀具可提高平壁或微弯壁的材料去除率。筒形铣刀可在保持所需的表面质量的同时高效去除毛坯，对于具有复合曲线的零件非常有利，例如医疗器械植入物。

倾斜工作平面技术

这种方法包括倾斜工件夹具，以便能够进入底切或深腔。安全定位后，刀具路径将在 CAM 和 CAD 软件，主轴旋转并沿轴移动刀具。精心的规划可确保在加工具有挑战性的内部特征时不会发生碰撞。

在工业中利用 5 轴

医疗植入物和假肢

临床插入件和假肢经常需要复杂的自然计算，其中包括精细的内部元素和模仿正常结构的外部形状。五轴数控机床可以精确复制对能力和病人舒适度至关重要的复杂部件的细微差别。它的灵活性使生产商能够承认最困难的特殊工艺。

航空航天组件制造

飞机零件（如发动机叶片和主要部件）具有难以加工的特点。五轴数控机床与多排列加工相比，能熟练切割复杂的内部冷却通道。它能加工复杂的外部形状和轮廓。满足飞机业务对强度和低重量计划的需求，推动了接收量。

模具制造

成型和传递需要冷却通道、通风口、易碎表面和紧密的弹性。五轴数控系统可加速开发传统设备难以加工的亮点。其单一排列的生产率可满足快速原型制作的需求。复杂的内部结构倾向于采用更危险的策略进行加工。

汽车制造

凿刻的体形板和有用的底板需要精确度。五轴数控机床可加工具有紧密弹性的复杂型材。内部装饰、电机部件和变速箱受益于多面性。面向自然、流线型结构的配置模式推动其利用丰富的精度。

实现 5 轴效益最大化

缩短生产时间

实现多轴同步切割运动、多轴数控加工与传统的多工位加工相比，该系统最大限度地减少了非切削动作和重新定位。通过减少非切削时间，大大加快了加工周期，提高了生产率。由于消除了工件在两次操作之间的重新夹紧，因此进一步提高了生产率。

提高部件质量

精确的精度和加工复杂细节的能力使五轴数控机床能够以更严格的公差提供始终如一的光滑表面。这提高了零件功能和可靠性。相对于风险较高的多工位设置和手动调整，灵巧的加工能减少缺陷的发生。返工率降至最低。

节约成本和灵活性

与微型数控加工与无法进入困难区域的生产方法相比，可减少废料和切屑。与用于多面加工的专用工具相比，简化了对工具的要求。它在各行各业的广泛应用意味着，以前需要单独的专用机床，而现在一台机床就能胜任。

释放设计创新

五轴数控机床打破了过去将概念局限于平面形式的限制。具有复杂角度和精细内部特征的有机形状变得可行，从而实现了突破性的设计。这增强了各行各业的创造力。制造商利用手术运动来突破界限，实现以前不可能实现的愿景。

结论

我们揭示了五轴数控机床如何打破以往的设计限制和生产瓶颈。这项变革性技术可同时控制五个精确灵巧的轴，从而达到以往难以想象的几何控制水平。现在，各行各业的制造商都能通过将浪费和错误降至最低的单一设置复杂性，实现改变游戏规则的效率和质量。在五轴工艺的帮助下，定制的航空航天部件、生物医学植入物、模具等不断推陈出新。随着技术和软件的合作达到编程能力的指数级水平，剩余的障碍将在创新的稳步前进中不断减少。五轴数控机床代表的不仅是工程技术上的飞跃，更是一种竞争优势，挑战着所有人跟随它的脚步进入无限的技术领域。