簡述五軸加工工藝的應用

   時間:2014-03-12 02:33:13
簡述五軸加工工藝的應用簡介
     當採用五軸加工時,必須考慮儘可能用最短的切削刀具完成整個模具的加工,從而獲得良好的表面質量,避免返工,同時減少焊條的使用量,縮短EDM的加工……
簡述五軸加工工藝的應用正文

  當採用五軸加工時,必須考慮儘可能用最短的切削刀具完成整個模具的加工,從而獲得良好的表面質量,避免返工,同時減少焊條的使用量,縮短EDM的加工時間。

   成功的五軸加工應用 不僅僅是買到五軸加工中心和某些五軸CAM軟體就行了,加工中心必須適合加工模具,類似地, CAM軟體不僅要具有五軸功能,而且必須具有適合模具加工的功能。

   使用短的切削刀具是五軸加工的主要特徵。短刀具會明顯地降低刀具偏差,從而獲得良好的表面質量,避免了返工,減少了焊條的使用量,縮短了EDM的加工時間。當考慮到五軸加工時,必須考慮利用五軸加工模具的目標是:儘可能用最短的切削工具完成整個工件的加工,也包括減少編程、裝夾和加工時間卻能得到更加完美的表面質量。

   三軸和3+2軸加工

   只要工件型腔不是很深(相對刀具直徑而言),三軸刀具路徑(2、3、5)就足夠了。如果工件型腔很深並有很窄的部位,使用純粹的三軸刀具路徑來完成整個精加工是不夠的。在這種情況下,差的表面質量和較長的加工時間隨之而來。三軸刀具路徑的情況,這裡,最短的刀具都長度必須很長,以期在垂直的方向能夠加工到工件的所有區域。

   採用較短的刀具時,主軸應傾斜,以保證工件的特殊區域也能被加工到。3+2軸加工通常被認為是設置一個對主軸的常量角度。複雜工件可能要求許多個傾斜視圖以覆蓋整個工件,但這樣會導致刀具路徑重疊,從而增加加工時間。

   另外,所有的傾斜視圖也很難準確結合,因而手工打磨的工作量會增加,同時還極大地增多了進出動作,常常導致表面質量問題和更多的刀具運動。

   最後,在這種方式下編程會產生相互干涉而且很費時,所有視圖的總和也常常不能覆蓋整個幾何形狀。圖2 示範了四個工件視圖,但工件中心仍有一個區域未能覆蓋到,這個區域仍需要一個額外的傾斜視圖。

為了克服3+2軸加工的缺點,五軸聯動加工可能是一個更好的選擇,更何況有些五軸機床還具有一些專門為模具工業設計的功能。五軸聯動加工能協調三個直線軸和兩個旋轉軸使它們同時動作,解決了三軸和3+2軸加工的所有問題,刀具可以非常短,不會產生視圖重疊現象,遺漏加工區域的可能性更小,加工可以連續進行而無須額外的導入導出。

  五軸銑削機床

  五軸銑削機床具有多種不同的配置,比如:

  □ 通過旋轉工作台可使工件具有兩個自由度自由旋轉,這種情況下主軸只能沿軸向移動。

  □ 主軸安裝方式可提供兩個自由度,使銑刀旋轉,這種情況下工件不能移動。

  □ 系統可以是以上兩種情況的組合—— 一個旋轉軸是旋轉工作台,另一個旋轉軸由主軸充當。

  一般來說,購買三軸銑床時需考慮幾個不同的特徵,如馬力、主軸轉速、軸向進給率、工作範圍和重量極限等。評估五軸機床時,除了這些,還必須考慮如下方面:重複定位精度、轉速、角度極限、為五軸加工所選的銑床控制系統及其他任選項。

  1、重複定位精度

   重複定位性是指五軸機床具有的能返回同一點並保持矢量一致性的能力。對五軸機床的重複定位精度來說,不僅僅是軸向位置的精度,還有角度值。

  2、轉速

   轉速其實也意味著刀具相對與工件的旋轉速度,這個值越快,機床切削地也越快。許多老式五軸機床的轉速較慢,當然達不到高性能加工的生產力要求。

   轉速對加工模具來說是一個重要的因素。許多五軸銑削機床帶有一個C軸,預設時繞Z軸旋轉。如果用短刀具銑削深槽工件,必須使刀具通過A/B軸傾斜並旋轉C軸來繞工件切削,這種情況下,C軸的轉速性能是取得成功的關鍵。

  3、角度極限

   角度極限是銑床銑頭所允許的旋轉角度的物理極限,這些是以特殊機床的設計為基礎的。假如需要銑頭傾斜50°來使用最短的刀具或者是切削倒角,那麼如果銑頭只具備30°的旋轉極限,那當然不能完成這次裝夾工況下的加工任務了。

   當考慮C軸時,角度極限顯得非常重要,許多五軸銑削機床C軸的角度運動是不受限制的,當然也有很多是有限制的。

  例如,銑削可能僅能實現+360 °和 -360°的旋轉,假設使用可傾斜的刀具加工立壁,刀具必須沿著工件加工軌跡一圈一圈地運動。在這個例子中,主要的運動是由C軸連續運動產生的。假如有一個受限的C軸,那麼它將要求機床以一定時間間隔來完成整個工件的加工。

  4、工作環境

   編程者也許已經對三軸的工作環境比較熟悉了,但對五軸加工,編程者仍必須重新考慮其工作環境。當工件或主軸旋轉時,實際的工作範圍會變小嗎?為了證實這個問題,可以把普通銑刀裝夾在主軸上,測量一下刀具立式方向上的工作範圍,以及刀具傾斜到最大值時的工作範圍。

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