五轴机床

蓝图分享网 2023-02-10 17:04:08 481阅读 0评论

五轴加工(5 Axis Machining),顾名思义,数控机床加工的一种模式。五轴,指x、y、z三个移动轴加任意两个旋转轴。相对于常见的三轴(x、y、z三个自由度)加工而言,五轴加工是指加工几何形状比较复杂的零件时,需要加工刀具能够在五个自由度上进行定位和连接。

五轴加工所采用的机床通常称为五轴机床或五轴加工中心。五轴加工常用于航天领域,加工具有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件和叶轮等。五轴机床可以不改变工件在机床上的位置而对工件的不同侧面进行加工,可大大提高棱柱形零件的加工效率。五轴加工所采用的机床通常称为五轴机床或五轴加工中心。可是你真的了解五轴加工吗?

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五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术,它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体,应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化技术水平的标志。由于其特殊的地位,特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响,以及技术上的复杂性,西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度。

与三轴联动的数控加工相比,从工艺和编程的角度来看,对复杂曲面采用五轴数控加工有以下优点:

提高加工质量和效率
扩大工艺范围
满足 复合化发展新方向

五轴机床 第1张

五轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位置控制,其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床复杂得多。所以,五轴说起来容易,真实实现真的很难!另外,要操作运用好更难!

五轴机床 第2张

说到五轴,不得不说一说真假五轴?真假5轴的区别主要在于是否有RTCP功能!

RTCP,解释一下,Fidia的RTCP是“Rotational Tool Center Point”的缩写,字面意思是“旋转刀具中心”,业内往往会稍加转义为“围绕刀具中心转”,也有一些人直译为“旋转刀具中心编程”,其实这只是RTCP的结果。PA的RTCP则是“Real-time Tool Center Point rotation”前几个单词的缩写。海德汉则将类似的所谓升级技术称为TCPM,即“Tool Centre Point Management”的缩写,刀具中心点管理。还有的厂家则称类似技术为TCPC,即“Tool Center Point Control”的缩写,刀具中心点控制。

从Fidia的RTCP的字面含义看,假设以手动方式定点执行RTCP功能,刀具中心点和刀具与工件表面的实际接触点将维持不变,此时刀具中心点落在刀具与工件表面实际接触点处的法线上,而刀柄将围绕刀具中心点旋转,对于球头刀而言,刀具中心点就是数控代码的目标轨迹点。为了达到让刀柄在执行RTCP功能时能够单纯地围绕目标轨迹点(即刀具中心点)旋转的目的,就必须实时补偿由于刀柄转动所造成的刀具中心点各直线坐标的偏移,这样才能够在保持刀具中心点以及刀具和工件表面实际接触点不变的情况,改变刀柄与刀具和工件表面实际接触点处的法线之间的夹角,起到发挥球头刀的最佳切削效率,并有效避让干涉等作用。因而RTCP似乎更多的是站在刀具中心点(即数控代码的目标轨迹点)上,处理旋转坐标的变化。

五轴机床 第3张

不具备RTCP的五轴机床和数控系统必须依靠CAM编程和后处理,事先规划好刀路,同样一个零件,机床换了,或者刀具换了,就必须重新进行CAM编程和后处理,因而只能被称作假五轴,国内很多五轴数控机床和系统都属于这类假五轴。当然了,人家硬撑着把自己称作是五轴联动也无可厚非,但此(假)五轴并非彼(真)五轴!

简而言之,真五轴即五轴五联动,假五轴有可能是五轴三联动,另外两轴只起到定位功能!

这是通俗的说法,并不是规范的说法,一般说来,五轴机床分两种:一种是五轴联动,即五个轴都可以同时联动,另外一种是五轴定位加工,实际上是五轴三联动:即两个旋转轴旋转定位,只有3个轴可以同时联动加工,这种俗称3+2模式的五轴机床,也可以理解为假五轴。

五轴数控编程抽象、操作困难

这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。三轴机床只有直线坐标轴, 而五轴数控机床结构形式多样;同一段NC 代码可以在不同的三轴数控机床上获得同样的加工效果,但某一种五轴机床的NC代码却不能适用于所有类型的五轴机床。数控编程除了直线运动之外, 还要协调旋转运动的相关计算,如旋转角度行程检验、非线性误差校核、刀具旋转运动计算等,处理的信息量很大,数控编程极其抽象。

五轴机床 第4张

五轴数控加工的操作和编程技能密切相关,如果用户为机床增添了特殊功能,则编程和操作会更复杂。只有反复实践,编程及操作人员才能掌握必备的知识和技能。经验丰富的编程、操作人员的缺乏,是五轴数控技术普及的一大阻力。

国内许多厂家从国外购买了五轴数控机床,由于技术培训和服务不到位,五轴数控机床固有功能很难实现,机床利用率很低,很多场合还不如采用三轴机床。

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