最后更新日期:2024-01-02 通过 8分钟阅读
3轴、4轴、五轴数控雕刻机

3轴、4轴、五轴数控雕刻机

您的数控加工项目、想法或计划应该选择3轴、4轴还是五轴数控雕刻机?让我们来了解一下3轴、4轴和五轴数控机床之间的异同。

当你想买一台数控雕刻机时,你需要多少轴 数控雕刻机套件?这是每个数控雕刻机买家都会遇到的问题,那么,让我们开始对3轴、4轴和五轴数控雕刻机进行比较。

了解数控雕刻机套件的3轴、4轴、4轴和5轴

5轴:XYZAB、XYZAC、XYZBC(主轴可左右旋转 180° 大约。)

4轴:XYZA、XYZB、XYZC(4轴联动)

第四轴:YZA、XZA(4轴联动)

3轴:XYZ(3轴联动)

A、B或C轴分别对应X、Y、Z旋转轴。

五轴数控雕刻机

三轴数控铣床

这些特定的数控雕刻机可以同时沿着 3 个不同的轴行进。

X 轴:从左到右

Y 轴:从前到后

Z轴:上下

三轴数控雕刻机可同时移动三个轴:X 轴、Y 轴和 Z 轴。沿 X 轴切割时,雕刻刀头会从左向右移动;沿 Y 轴切割时,雕刻刀头会从前向后移动;沿 Z 轴切割时,雕刻刀头会上下移动。这类机器主要用于切割平面、二维和 2.5 维零件。无论是平面雕刻还是圆形雕刻,都可以理解为平面雕刻,其计算方式基于脉冲。

三轴数控铣床

三轴数控铣床

第四轴数控铣床

第四轴数控铣床

一般情况下,三轴数控铣床套件上会加一个旋转轴,也叫A轴,也就是第四个旋转轴数控铣床。如何辨别真正的四轴数控铣床套件呢?我们举一个常见的四轴数控铣床套件的例子。3D圆柱路由,由一个圆形短棍切割或雕刻一个3D佛陀,这个作品有4个轴,但只与三轴数控系统配合使用,它使用X轴或Y轴来驱动旋转轴,真正的工作者是三轴数控机床或旋转的四轴数控机床。

第四轴数控铣床

第四轴数控铣床

五轴数控雕刻机

四轴数控铣床

四轴数控机

4轴雕刻机

四轴数控雕刻机工作台可以实现两面加工,这是三轴数控雕刻机所不具备的。四轴数控机床同样有X、Y、Z轴,也就是XYZA、XYZB、XYZC,四轴联动,可以同时工作。

三轴数控铣床

三轴数控铣床

四轴 VS 第四轴

4轴是指机床同时进行X、Y、Z、A轴的运动,4轴代表机床上的4个方向,通常X轴代表左右方向,Y轴为前后方向,Z轴为上下方向,A轴为旋转轴正负方向,第4轴是指机床只能同时进行X、Y、Z、A轴的运动。

3轴不能同时执行4轴的联动。四轴数控雕刻机大致分为2种,一种是4轴平面雕刻机,一种是4轴3D数控雕刻机。顾名思义,第四轴平面雕刻机仅在材料的一侧进行雕刻或切割。

第4轴3D加工意味着机器可以执行3D旋转雕刻或切割,但 3 个轴 X、Y 和 Z 中的一个转换为 A 轴进行路由。我们解释这两种类型的3D不同角度的数控机床:

1、概念上,4axis与4th axis的区别在于X,Y,Z,A4轴联动是否可以同时执行。

2、从机床的控制系统来看,四轴数控机床采用4轴联动系统,第4轴采用3轴联动系统。

3、4轴联动系统根据机器的运动信号采用4轴信号传输,信号损耗小,3轴联动采用3轴信号传输,比4轴少一个信号。

4、从雕刻效果来看,4轴比4轴加工点更多,加工更均匀,死角更小,外观更美观。

5、与机床方向不同。4轴刀尖指向的方向可以随时改变。第4轴的刀尖始终指向工件的中心。4轴比4轴更先进,更可靠。4轴是机床的发展趋势。3D数控雕刻机。重要的是, 60% 的3D市场上的数控雕刻机都是四轴的。选择四轴雕刻机时3D数控机床,不仅要区分4轴和4th轴,还要分析其自身的加工条件,如工件的尺寸、重量、硬度、加工方法等。

五轴数控雕刻机

三轴数控铣床

这些铣刨机有点像3轴或四轴数控铣刨机套件,但它们多了两个可移动的轴。由于这些额外的轴能够同时切割材料的5个边缘,因此可以缩短项目时间。然而,由于这些机器的X轴较长,因此稳定性和精度会有所下降,因此可能需要比3轴或四轴数控铣刨机套件投入更多的精力。

五轴数控加工中心具有高效、高精度的特点,工件一次装夹即可加工五面体。如果配备五轴联动高端数控系统,还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工,更适合加工汽车零部件、飞机结构件等现代模具。五轴立式加工中心的回转轴有两种方式,一种是工作台回转轴,设置在床身上的工作台可以绕X轴旋转,定义为A轴,A轴的一般工作范围为+30度到-120度。工作台中间还有一个回转工作台,在图示位置绕Z轴旋转,定义为C轴,C轴旋转 360°这样,通过A轴和C轴的组合,除了工件底面固定在工作台上,5轴加工中心可以加工其余5个面。A轴和C轴的最小分度值一般为0.001度,从而可以将工件细分为任意角度,可以加工倾斜面、倾斜孔等。如果A轴和C轴与X、Y、Z 3个直线轴联动,则可以加工复杂的空间曲面。当然,这需要高端数控系统、伺服系统和软件的支持。这种布置方式的优点是主轴结构比较简单,主轴的刚性很好,制造成本也比较低。但是,一般工作台不能设计得太大,承重能力也较小,尤其是当A轴回转大于或等于90度时,工件在切削时会给工作台带来很大的承重力矩。另一种是依靠立式主轴头的旋转,主轴前端是一个回转头,可以绕Z轴旋转 360° 成为C轴。回转头还带有一个可以绕X轴旋转的A轴,一般可以达到±90度以上,实现上述同样的功能。这种设置方式的好处是主轴加工非常灵活,工作台也可以设计的很大,客机巨大的机身、巨大的发动机壳体都可以在这种类型的加工中心上加工。这种设计还有一个很大的好处:当我们用球面铣刀加工曲面时,当刀具中心线垂直于加工表面时,由于球面铣刀顶点的线速度为零,顶点切削的工件表面质量会很差。采用主轴回转的设计,使主轴相对工件旋转一个角度,使球面铣刀避开顶点切削,保证一定的线速度,提高表面加工质量。这种结构对于模具的高精度曲面加工很受欢迎,这是转台式加工中心难以实现的。为了达到旋转的高精度,高端的旋转轴还配有圆光栅反馈,分度精度在几秒之内。当然,该类主轴的旋转结构比较复杂,制造成本也较高。

真五轴 VS 假五轴

真5轴有RTCP功能,可以根据主轴摆长和旋转工作台机械坐标自动转换,编制程序时只需要考虑工件坐标,不需要考虑主轴摆长和旋转工作台位置。是否是真5轴,和5轴是否联动没有关系,假5轴也可以是5轴联动,主轴如果带RTCP真5轴算法,就是做分度加工,带RTCP功能的真5轴只需要设定一个坐标系,对刀具只需要设定一次坐标,假5轴省事很多。

具有RTCP功能的数控系统,可直接使用刀尖编程,无需考虑旋转轴的中心距。应用RTCP模式后,五轴数控加工的编程可以直接以刀尖为目标,而不再需要以旋转主轴头的中心为目标,编程将变得更加简单高效。

对于伪5轴双转台,需要设置多个坐标才能达到分度加工的目的。但如果是5轴摆头,则无法完成分度加工,因为5轴摆头在向下加工时并不是单一的Z运动,而是Z随X或Y一起移动。此时伪5轴编程会很麻烦,调试起来也会比较困难,而且此时也无法使用3轴偏置功能。

五轴数控加工

三轴数控铣床

三轴数控铣床

哪款数控雕刻机最适合您?

虽然这些雕刻机的功能看似简单,但它们却是非常精密和先进的技术。如果您想让您的设计更具创意,建议您投资购买4轴或五轴数控雕刻机套件,但3轴或四轴数控雕刻机套件通常更实惠。

现在您已经了解了雕刻机的工作原理,您可以更好地理解不同型号之间的差异。

五轴数控机床比三轴数控机床多出两个轴进行切割。这些铣刨机能够同时切割一块材料的五个侧面,从而提升了操作员的操作能力和灵活性。与三轴数控机床不同,这些机床通常用于切割大型3D零件。此外,五轴数控机床拥有更高的龙门架和更长的X轴,这使得它们能够切割更大的零件;然而,这也带来了巨大的成本;龙门架越高,X轴越长,机床的精度和稳定性就越差。为了实现适当的质量控制,应尽可能限制龙门架的h8和X轴的长度。

尽管雕刻机看起来像简单的机器,但它们是高度复杂的技术,需要一定的专业知识才能操作。五轴数控机床往往比传统的三轴类型更昂贵,但最终提供了更大的灵活性并使用户能够在设计上更具创造力。

您需要多少个轴?

您可能见过一些数控铣床配备七轴、九轴甚至十一轴。虽然如此多的额外轴数似乎难以想象,但这种惊人几何形状的解释其实很简单。

当您处理具有多个车削主轴的机器时,您可能会说,您已经拥有更多轴。

例如,我们有配备第二主轴和下部转塔的机器。在这些机器上,您将拥有多个轴:顶部转塔将有 2 个轴,下部转塔有 4 个轴,然后您还有同样有 2 个轴的对置主轴。这些机器最多可以有 2 个轴。

像航空航天阀门这样的部件,可以在五轴数控机床上加工。或者,我们也可以在多轴数控铣床上加工,这种铣床拥有一个旋转B轴和两个C轴的双主轴,以及X、Y和Z轴。此外,它还有一个下部转塔,可以提供第二个X轴和Z轴。这样一来,它就拥有了更多的轴,但零件本身的几何形状保持不变。

那么您的业务需要多少个轴?

正如制造业中常见的情况一样,这个问题的答案取决于您的具体应用。请看以下示例:

涡轮叶片是一种自由曲面,可能相当复杂。精加工这种叶片的最有效方法是使用五轴,使刀具沿叶片翼型螺旋状移动。如果您将叶片索引到某个位置,然后使用 3 个线性轴对其进行表面加工,则可以使用三轴进行加工,但这通常不是最有效的方式。

零件的几何形状将告诉您是否需要 3、4 或五轴配置。

然而,重要的是要记住,您需要的轴数不仅仅取决于一个零件。零件本身会决定很多,但同时也取决于车间想要完成的任务。

客户可能会给我一个零件,比如一个钛合金航空支架,我可能会说:“这个零件非常适合五轴数控铣床,但他们可能计划制造一些更适合我们某台机床的零件。” 虽然这台多功能机床的优化程度可能不如五轴数控机床,但它或许能为客户提供长期计划中涉及的车床、轴类或卡盘加工的机会。

另一件需要考虑的事情是工作范围,你能把最大尺寸的零件放进机器,同时还能进行刀具更换和零件转移?这需要了解数控机床的功能以及它能做什么和不能做什么。

三轴数控Router VS 四轴数控Router VS 五轴数控Router.pdf

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