多軸加工已成為CNC加工廠和制造商的首選方案。CNC機(jī)床能夠制造出滿足精密要求的各種高質(zhì)量產(chǎn)品。然而，在多軸CNC加工中選擇合適的機(jī)床類(lèi)型也很重要，以確保加工能力和成本效益。本文探討了多軸加工及其主要類(lèi)型和優(yōu)勢(shì)，讓我們開(kāi)始吧！

什么是多軸加工？

多軸加工，也被稱(chēng)為多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工，是在原有三軸加工的基礎(chǔ)上增加了旋轉(zhuǎn)軸的加工方式。具體來(lái)說(shuō)，在三軸（通常是X、Y、Z三個(gè)直線坐標(biāo)軸）加工的基礎(chǔ)上，增加一軸即為四軸，增加兩軸則為五軸，甚至存在車(chē)銑復(fù)合的多達(dá)九軸的加工方式。

主要的多軸加工類(lèi)型

有各種CNC機(jī)床，其軸數(shù)從3軸到12軸不等。以下是多軸機(jī)床設(shè)置的主要類(lèi)型。

3軸加工

3軸CNC加工是眾多多軸類(lèi)型中最基礎(chǔ)且常見(jiàn)的一種。在這種加工方式中，工件固定不動(dòng)，而主軸則能夠在X、Y、Z三個(gè)軸向上自由移動(dòng)。3軸加工是加工工件所有六個(gè)面的最簡(jiǎn)單選擇。

關(guān)于3軸CNC銑床，它實(shí)際上包含一個(gè)線性移動(dòng)軸（通常是Z軸，用于調(diào)整切削深度）和兩個(gè)用于平面定位的獨(dú)立線性軸（X軸和Y軸）。這三個(gè)軸通過(guò)機(jī)械系統(tǒng)緊密相連，協(xié)同工作，確保切削工具能夠沿著每個(gè)軸進(jìn)行精確移動(dòng)。

具體來(lái)說(shuō)，X軸與切削工具的運(yùn)動(dòng)方向平行，它允許銑削沿著工件的長(zhǎng)度方向進(jìn)行直線移動(dòng)和橫跨。Y軸則與切削工具的運(yùn)動(dòng)方向保持垂直，這使得銑削能夠觸及工件的每一側(cè)。而Z軸同樣與切削工具的運(yùn)動(dòng)方向垂直，但它主要用于調(diào)整切削工具進(jìn)入工件的深度，從而實(shí)現(xiàn)沿工件表面的精確切割。

4軸加工

4軸CNC加工采用配備四個(gè)軸的計(jì)算機(jī)數(shù)控銑床，以精確制造工件。這些銑床能夠在四個(gè)不同的方向上靈活地移動(dòng)刀具，相較于傳統(tǒng)的2軸和3軸機(jī)床，它們展現(xiàn)出更強(qiáng)大的加工能力和更高的精度。

4軸機(jī)床之所以能實(shí)現(xiàn)精度的顯著提升，關(guān)鍵在于其第四個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)特性。這一軸允許機(jī)床圍繞垂直軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而提供了全方位的360度動(dòng)態(tài)加工范圍，且無(wú)需依賴(lài)任何特殊的夾具裝置。

與3軸CNC銑床相比，4軸銑床憑借其額外的旋轉(zhuǎn)軸，不僅在經(jīng)濟(jì)性上更具優(yōu)勢(shì)，而且在加工質(zhì)量上也更勝一籌。具體來(lái)說(shuō)，4軸銑削能夠一次性完成對(duì)工件四個(gè)面的加工，無(wú)需重新定位工件，這大大減少了加工過(guò)程中可能出現(xiàn)的人為錯(cuò)誤，提升了整體加工效率和準(zhǔn)確性。

5軸加工

5軸加工是一種廣泛采用且高效的多軸減材制造技術(shù)。它通過(guò)使用配備五個(gè)軸的機(jī)床，將原材料精準(zhǔn)地切割成所需的形狀。機(jī)床的軸數(shù)在此過(guò)程中扮演著關(guān)鍵角色，直接決定了刀具和工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向及靈活性。

相較于3軸加工，5軸CNC加工憑借其更多的軸數(shù)和更強(qiáng)大的功能，展現(xiàn)出了顯著的優(yōu)勢(shì)。5軸機(jī)床不僅能夠在兩個(gè)平面上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)其切削工具還能在三個(gè)線性方向上自由移動(dòng)。這種多維度的運(yùn)動(dòng)能力使得5軸CNC銑床能夠輕松應(yīng)對(duì)高度復(fù)雜的加工任務(wù)，實(shí)現(xiàn)精確無(wú)誤的切割。

在5軸機(jī)床中，這三個(gè)線性軸通常與兩個(gè)額外的旋轉(zhuǎn)軸——A軸和B軸相結(jié)合。A軸代表繞X軸的旋轉(zhuǎn)，而B(niǎo)軸則代表繞Y軸的旋轉(zhuǎn)。不過(guò)，值得注意的是，在某些機(jī)床配置中，可能會(huì)使用C軸來(lái)替代B軸，其中C軸表示繞Z軸的旋轉(zhuǎn)。這種靈活的軸配置為5軸加工提供了更高的加工精度和靈活性。

多軸加工的優(yōu)勢(shì)

CNC加工車(chē)間和制造商從多軸加工提供的眾多優(yōu)勢(shì)中獲益，使其成為多種應(yīng)用的理想工藝。以下是其中的一些優(yōu)勢(shì)：

降低勞動(dòng)成本和生產(chǎn)時(shí)間

多軸機(jī)床是使用計(jì)算機(jī)數(shù)值控制機(jī)床。它是一種自動(dòng)化加工過(guò)程，減少了勞動(dòng)成本，加工操作中只需很少的人工參與。

五軸加工可以在不連續(xù)更換設(shè)置的情況下更快地加工零件。您還可以更快速地制作具有復(fù)雜設(shè)計(jì)的零件，從而優(yōu)化產(chǎn)品上市時(shí)間。

高質(zhì)量表面光潔度

多軸機(jī)床的切削刀具通常較短且具有較高的機(jī)動(dòng)性，允許這些刀具與被切削表面保持接近。當(dāng)這些數(shù)控切削刀具以高速移動(dòng)時(shí)，會(huì)減少加工振動(dòng)。加工零件將獲得優(yōu)異的表面光潔度。

更高的零件精度

由于多軸加工可以實(shí)現(xiàn)更精確的加工，零件具有更高的精度。這些數(shù)控銑床有助于在一次設(shè)置中創(chuàng)建復(fù)雜零件或切削表面。因此，它減少了生產(chǎn)零件所需的設(shè)置工序，確保了更高的幾何精度。同樣，它消除了可能導(dǎo)致加工誤差的人為因素。

延長(zhǎng)刀具使用壽命

傳統(tǒng)機(jī)床使用切削刀具來(lái)切削工件材料，這種材料往往很快磨損，導(dǎo)致生產(chǎn)周期時(shí)間延長(zhǎng)和精度降低。然而，由于刀具或工作臺(tái)持續(xù)傾斜以獲得完美的切削角度，多軸數(shù)控銑床的切削刀具不會(huì)很快磨損。

此外，您可以對(duì)多軸機(jī)床進(jìn)行編程，使用每個(gè)刀片的不同側(cè)面進(jìn)行切削，以確保切削刀具的耐用性。

生產(chǎn)復(fù)雜形狀

由于額外的運(yùn)動(dòng)/軸，多軸機(jī)床允許制造商平穩(wěn)地加工復(fù)雜角度和弧面。機(jī)械師必須使用特殊夾具來(lái)為傳統(tǒng)三軸機(jī)床構(gòu)建復(fù)雜形狀。然而，多軸機(jī)床的靈活性有助于使復(fù)雜設(shè)計(jì)的生產(chǎn)更高效。

3軸、4軸和5軸CNC加工有何不同？

了解多軸CNC加工的挑戰(zhàn)和注意事項(xiàng)非常重要，它有助于在成本、產(chǎn)品質(zhì)量和加工時(shí)間等因素之間保持平衡。

在比較3軸、4軸和5軸的加工能力時(shí)，盡管5軸數(shù)控加工比4軸數(shù)控加工和3軸數(shù)控加工更有效，但并不總是適合所有產(chǎn)品。

同樣，并非所有適合3軸加工的產(chǎn)品都適合5軸加工。如果通過(guò)3軸加工處理的產(chǎn)品適合5軸加工，其生產(chǎn)成本將急劇增加。

了解這些加工過(guò)程之間的差異有助于確保您為產(chǎn)品選擇合適的加工方式，而不犧牲關(guān)鍵參數(shù)。以下是這些多軸加工之間的差異：

精度

盡管3軸數(shù)控加工具有良好的精確度，但由于在加工復(fù)雜工件需要重新定位，存在誤差的可能性。然而，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，這種誤差范圍微不足道。盡管如此，即使是微小的偏差也可能對(duì)航空航天和電子行業(yè)的應(yīng)用造成麻煩。

與此同時(shí)，4軸和5軸機(jī)床基本不需要重新定位。因此，它們幾乎不會(huì)像3軸加工那樣出現(xiàn)偏差誤差。這些4軸和5軸數(shù)控機(jī)床可以在單個(gè)夾具上向工件的多個(gè)平面/位置添加特征。

工作原理

所有CNC加工的工作原理都基本相同。計(jì)算機(jī)數(shù)值控制的切削刀具圍繞工件材料旋轉(zhuǎn)，以進(jìn)行所需的切削。此外，G代碼或M代碼指揮數(shù)控機(jī)床切削刀具相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)。

然而，能夠圍繞不同平面旋轉(zhuǎn)表明了3軸、4軸和5軸機(jī)床之間的差異。5軸和4軸數(shù)控機(jī)床都允許沿另一個(gè)軸旋轉(zhuǎn)/移動(dòng)，從而能夠?qū)哂袕?fù)雜幾何形狀的產(chǎn)品進(jìn)行加工。

成本

成本是3軸、4軸和5軸加工之間差異的一個(gè)顯著因素。通常，3軸機(jī)床是購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)選擇。與此同時(shí)，4軸和5軸機(jī)床技術(shù)先進(jìn)且功能增強(qiáng)，而機(jī)床價(jià)格相對(duì)較高。

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