多轴数控加工的特点与优势分析

任务导入

多轴数控机床是在传统的三轴机床已经具备的X、Y、Z 三个线性轴基础之上再增加了至少一个绕线性轴旋转的轴(如A 轴、B 轴或者C 轴) 的数控机床。 有了第四轴的机床称为四轴机床, 有第四轴和第五轴的机床称为五轴机床, 这两种类型机床统称为多轴数控机床。

知识链接

根据ISO 标准, 数控机床坐标系统采用右手直角笛卡儿坐标系进行定义, 直角坐标系中的线性轴用X、Y、Z 表示, 其正方向根据右手定则来判定; 用A、B、C 分别表示绕X、Y、Z 的旋转轴, 其方向根据右螺旋法则来判定。

通俗地讲, 对于立式机床来说, 观察者面向机床而站, 则主轴上刀具向上移动的方向就是Z 轴正方向, 向右移动的方向就是X 轴正方向, 离开观察者向里移动的方向就是Y 轴正方向。

用右手握住X 轴, 大拇指指向X 轴正方向, 则四指环绕的方向就是A 轴正方向。 用右手握住Y 轴, 大拇指指向Y 正方向, 则四指环绕的方向就是B 轴正方向。 用右手握住Z轴, 大拇指指向Z 轴正方向, 则四指环绕的方向就是C 轴正方向。

对于双转台五轴联动机床来说, 刀具方向始终是互相平行的, 工作台实际旋转的正方向与此规定正好相反。 沿着X 轴正向朝负方向看, 顺时针旋转方向就是A 轴正方向; 沿着Y 轴正向朝负方向看, 顺时针旋动方向就是B 轴正方向; 沿着Z 轴正向朝负方向看, 顺时针旋转方向就是C 轴正方向。

多轴数控加工准确地说应该是多坐标联动加工。 当前大多数数控加工设备最多可以实现五坐标联动, 这类设备的种类很多, 结构、类型和控制系统都各不相同。

采用多轴数控加工, 具有如下几个特点。

(1) 基准转换少, 加工精度高

多轴数控加工的工序集成化不仅提高了工艺的有效性, 而且由于零件在整个加工过程中只需装夹一次, 使加工精度更容易得到保证。(https://www.daowen.com)

(2) 工装夹具数量少, 占地面积小

尽管多轴数控加工中心的单台设备价格较高, 但由于过程链的缩短和设备数量的减少, 工装夹具数量、车间占地面积和设备维护费用也随之减少。

(3) 生产过程链短, 生产管理简化

多轴数控机床的完整加工大大缩短了生产过程链, 由于只把加工任务交给一个工作岗位, 不仅使生产管理和计划调度简化, 而且透明度也得到明显提高。 工件越复杂, 它相对传统工序分散的生产方法的优势就越明显。 同时由于生产过程链的缩短, 在制品数量必然减少, 这简化了生产管理, 从而降低了成本。

(4) 新产品研发周期短

航空航天、汽车等领域企业的一些新产品零件及成型模具形状很复杂, 精度要求也很高, 传统数控加工已不适用。 而具备高柔性、高精度、高集成性和完整加工能力的多轴数控加工中心可以很好地解决新产品研发过程中复杂零件加工的精度和周期问题, 大大缩短研发周期, 并提高新产品的成功率。

任务实施

机床坐标系是怎么确定的?

知识拓展

了解数控机床的种类。