如何應用CNC加工銑床，其5軸加工過程是個什么工作狀態

2024-08-05 04:06:02

　　當今存在的多種銑床已經輕松擴展到配備 CNC 的同行的激增。事實上，還有專門的套件可以將舊銑床改造成數控銑床。

　　計算機數控 (CNC) 的引入通過生產的可編程自動化和實現手動執行不可能的運動，成倍地擴展了工業機器的應用。例如圓形、對角線和其他復雜圖形，可以制造具有高度復雜輪廓的零件。這也轉化為任何制造過程的許多基本變量的優化：生產力、精度、安全性、速度、可重復性、靈活性和減少浪費。

如何應用CNC加工銑床，其5軸加工過程是個什么工作狀態(圖1)

如何應用CNC加工銑床，其5軸加工過程是個什么工作狀態(圖2)

　　基本上，數控銑床與傳統銑床非常相似，具有相同的運動部件，即工作臺、切割頭、主軸以及側滑架和十字滑架。然而，它們沒有操縱這些移動部件的杠桿或曲柄，而是一個插入面板中的屏幕，里面裝滿了控制裝置和一個金屬盒，里面裝有電氣和電子元件，用于調節電機的操作，用于執行相同的工作他們做到了。舊機器的杠桿和曲柄。在這些部件中就有CNC，它是一臺計算機，主要通過相應的軟件負責銑床的運動。電子和驅動電機或伺服電機的組合能夠實現所有可能的銑削操作。

　　為了理解 CNC 進行的運動控制，我們將簡要回顧一下傳統銑床的工作原理。

　　該圖描繪了典型的銑床。在這種類型的機器中，曲柄手動驅動運動部件，使刀具（銑刀）在至少三個軸上線性運動，這些軸稱為主軸：

　　X 軸：水平并平行于零件的夾緊面。它與銑床縱向水平面的運動有關。

　　Y軸：與X軸和Z軸形成一個直向三面體。它與銑床水平橫向平面內的運動有關。

　　Z軸：安裝刀具的地方，是具有切削力的刀具，可以根據刀頭的可能采用不同的位置。它與機頭的垂直位移有關。

　　如果銑床有固定工作臺，這三個運動都是由主軸來執行的。

　　然而，很明顯，更復雜零件的銑削將需要更多的軸，其軌跡不僅是線性的，而且是旋轉的。在這一點上，CNC 的概念發揮了作用，產生了多個獨立控制的互補軸，并由轉臺和/或可調頭的運動決定。這產生了各種機器模型，允許通過不同的平面和接近角來加工零件。

　　CNC的主要功能是通過數值數據控制工作臺、橫向和縱向托架和/或主軸沿各自軸的運動。然而，這還不是全部，因為控制這些運動以實現所需的最終結果需要完美的調整和不同設備和系統之間的正確同步，這些設備和系統是每個 CNC 過程的一部分。其中包括主軸和輔助軸、傳動系統、工件夾緊系統和刀具更換器，每一個都具有必須正確規定的模式和變量。

　　這種嚴格的控制由銑床隨附的軟件執行，該軟件基于 CNC 數值編程語言之一，例如 ISO、海德漢、法格、發那科、SINUMERIK 和西門子。該軟件包含數字、字母和其他符號（例如 G 和 M 代碼），它們以適當的格式編碼以定義能夠執行特定任務的指令程序。 G代碼是機器運動功能（快速移動、進給、徑向進給、暫停、循環），而M代碼是加工零件所需的雜項功能，但不是機器運動。（主軸啟停、換刀、冷卻、程序停止等）。因此，操作和編程此類機器需要在常規設備上進行加工操作的基本知識、數學基礎知識、技術繪圖和測量儀器的操作。

　　因此，目前使用 CAD（計算機輔助設計）和 CAM（計算機輔助制造）程序幾乎是對任何 CNC 機器的強制性補充。通常，零件的制造涉及三種類型軟件的組合：

如何應用CNC加工銑床，其5軸加工過程是個什么工作狀態(圖1)

　　CAD：進行零件的設計。

　　CAM：計算零件加工的軸位移，并添加進給率、轉速和不同的刀具。

　　控制軟件（包含在機器中）：接收來自 CAM 的指令并根據這些指令執行命令以移動銑床的運動部件。

　　CNC銑床特別適用于銑削型材、型腔、表面輪廓和切削操作，其中必須同時控制銑床的兩軸或三軸。雖然根據機器的復雜程度和所進行的編程，數控銑床可以自動運行，但通常需要操作員更換刀具，以及安裝和拆卸工件。

　　經常使用 CNC 銑床的行業包括汽車（發動機缸體、模具和其他部件的設計）、航空航天（飛機渦輪）和電子產品（模具和原型制作），以及機械、儀器和電氣部件的制造。

　　5軸加工過程中的軸呢？

　　我們都知道牛頓和蘋果的故事，但有一個同樣出身可疑的數學家和哲學家勒內·笛卡爾的故事。

　　笛卡爾正在床上（就像數學家和哲學家一樣），當他注意到一只蒼蠅在他的房間里嗡嗡作響時。他意識到他可以只用三個數字來描述蒼蠅在房間三維空間中的位置，分別用變量 X、Y 和 Z 表示。

　　這是笛卡爾死后三個多世紀至今仍在使用的笛卡爾坐標系。 X、Y 和 Z 因此涵蓋了 5 軸加工過程的五個軸中的三個。

　　但是另外兩個軸呢？