五轴机床加工是什么？有哪些优点

尽管有些人可能仍会考虑在复杂的航空航天、医疗和能源零件的背景下进行五轴加工，但仍有强烈的理由认为该技术可用于更广泛的应用领域。即使您不是在加工轮廓曲面，也可以在单个设置中获得更多零件特征，这可以为提高机器利用率和提高质量带来巨大的好处。毫无疑问，五轴机床比典型的VMC贵，但是这些好处的价值却是可观的，它们将使您的车间更有成本效益地进行更广泛的工作。

  使用三轴加工时，可能需要两个，三个或更多设置才能获得零件的所有功能。使用五轴多合一方法，除了您每次重新放置零件时潜在的错误外，还可以消除那些额外设置的时间。基于这些理由，使用五轴机床的理由很简单，大大减少了总设置时间，加工时间。



  五轴加工水平



  获得零件五个侧面的最简单且最便宜的方法是使用3 + 2机器配置。对于中小型机器，这通常意味着一个三轴加工中心，带有一个倾斜的旋转工作台来定位零件。这可以通过在标准的三轴加工中心上使用辅助的两轴工作台来完成，这对许多商店来说都是很好的第一步。但是，带有集成式倾斜工作台的机器通常可提供更好的加工性能，并且更易于设置和编程。对于3 + 2加工中心，如2轴旋转工作台，通常在加工零件时将第四轴和第五轴锁定。尽管如此，几乎所有工件的平面都可以呈现给主轴，并且令人惊讶的是，可以有效地切割出复杂的零件。



  对于更复杂的部分，与使用夹具，正弦板或其他工作台来定向零件相比，相对于工件以任意角度进行铰接的能力将节省数小时，并且还节省了工具的成本。



  但是，许多商店很快发现，升级到完全集成的5轴机床的生产率更高。一方面，它可以在所有五个轴上同时进行轮廓加工，这对于某些零件特征是必需的。完整的五轴机床通常也更快，能够通过更快的工件分度和使用所有轴的更高加工速率来减少非切削时间，通常也更准确。



  完整的五轴控制的主要优点是，您现在可以动态地将刀具倾斜到切口中，以使刀具矢量在倾斜或自由流动的表面上进给时保持恒定。这就是为什么五轴加工如此广泛地用于航空部件，骨科和其他具有弯曲功能的零件，并且越来越多地用于模具加工中。



  能够动态地将刀具铰接到工件上，还可以更有效地使用切削刀具。一方面，您通常可以使用较短的工具，因为可以通过将刀架或主轴倾斜远离工件或固定障碍物来减轻干扰问题。



  同样，通过相对于表面倾斜工具，您可以更有效地利用工具的有效凹槽长度。也就是说，您可以在工具的侧面进行更多的切割，而不仅仅是在工具的末端进行切割。这有效地增加了工具的切削表面行程，并且可以将金属去除率提高多达40-50％。



  此外，专为五轴加工设计的新刀具设计正变得越来越广泛。例如，圆弧段铣刀具有各种轮廓，它们更紧密地匹配工件的轮廓或倾斜表面。成形为在工具侧面具有更大的切削面积，可以显着减少精加工循环时间，同时仍可以产生更好的表面光洁度，并从一个表面到另一个表面进行混合。



  使5轴机床更易于使用



  对于用于全五轴加工的机床，另一个论点是，它们通常具有专门针对该过程而开发的CNC功能，可以帮助设置，简化编程，提高质量并提高安全性。CAM系统还发展到比过去更容易，更快速地编程，并提供了提高加工程序效率的功能。这些进步包括：



  避免碰撞–由于在五轴环境中移动主轴和工件的动态特性，意料之外的刀具，工件和夹具碰撞是真正的危险。但是，通过使用CGTech的Vericut等仿真软件，您可以对整个加工环境进行建模-机械，材料，夹具和工具。诸如Makino的Collision Safe Guard（CSG）之类的控件常驻功能使该模型更进一步，并在机器控件中复制了完整的模拟，并在发生崩溃之前关闭了机器。



  刀具中心点控制— Okuma CNC控制器上的此功能通过自动将刀具长度偏移量添加到刀具路径程序来控制每个轴的运动。它还控制每个轴的进给速度，以使刀具中心点以指定的进给速度沿零件移动。使用此功能工具，在对零件进行编程时不必考虑旋转中心。



  刀具路径平滑–“前瞻性”技术已经存在了一段时间，CNC在活动零件程序中向前扫描并动态调整紧角和曲线的进给速度，以保持更精确的刀具路径。当今最好的CNC将这一功能提升到一个全新的水平，从而可以以更高的进给率进行非常精确的五轴加工，同时产生非常顺畅的切削和混合。此功能可以大大减少周期时间并提高质量。



  用于五轴加工的CAM –由于曲面几何形状的复杂性和许多刀具矢量，CNC编程历来在五轴加工中造成瓶颈。但是，随着CAM供应商继续增加功能，编程变得越来越善于在更短的时间内创建有效的刀具路径。例如，某些系统在更熟悉的三轴功能的基础上将五轴功能分层。首先以正常方式生成三轴程序，然后添加五轴移动，使刀具远离相邻表面倾斜并避免碰撞。新系统具有针对特定应用的多种功能，例如使用圆弧段铣刀；高进给和高效加工；切割涡轮叶片，叶轮和叶轮；和更多。