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如何應(yīng)用CNC加工銑床,其5軸加工過程是個什么工作狀態(tài)

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如何應(yīng)用CNC加工銑床,其5軸加工過程是個什么工作狀態(tài)

2024-08-05 04:06:02

  

  當(dāng)今存在的多種銑床已經(jīng)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(shù)控銑床。

 

  計算機數(shù)控 (CNC) 的引入通過生產(chǎn)的可編程自動化和實現(xiàn)手動執(zhí)行不可能的運動,成倍地擴展了工業(yè)機器的應(yīng)用。例如圓形、對角線和其他復(fù)雜圖形,可以制造具有高度復(fù)雜輪廓的零件。這也轉(zhuǎn)化為任何制造過程的許多基本變量的優(yōu)化:生產(chǎn)力、精度、安全性、速度、可重復(fù)性、靈活性和減少浪費。

 

如何應(yīng)用CNC加工銑床,其5軸加工過程是個什么工作狀態(tài)(圖1)

如何應(yīng)用CNC加工銑床,其5軸加工過程是個什么工作狀態(tài)(圖2)

如何應(yīng)用CNC加工銑床,其5軸加工過程是個什么工作狀態(tài)(圖2)

  基本上,數(shù)控銑床與傳統(tǒng)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(cè)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(diào)節(jié)電機的操作,用于執(zhí)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(yīng)的軟件負責(zé)銑床的運動。電子和驅(qū)動電機或伺服電機的組合能夠?qū)崿F(xiàn)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(tǒng)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(qū)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(guān)。

 

  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(nèi)的運動有關(guān)。

 

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

 

  如果銑床有固定工作臺,這三個運動都是由主軸來執(zhí)行的。

 

  然而,很明顯,更復(fù)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(zhuǎn)的。在這一點上,CNC 的概念發(fā)揮了作用,產(chǎn)生了多個獨立控制的互補軸,并由轉(zhuǎn)臺和/或可調(diào)頭的運動決定。這產(chǎn)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(shù)值數(shù)據(jù)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(xiàn)所需的最終結(jié)果需要完美的調(diào)整和不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的正確同步,這些設(shè)備和系統(tǒng)是每個 CNC 過程的一部分。其中包括主軸和輔助軸、傳動系統(tǒng)、工件夾緊系統(tǒng)和刀具更換器,每一個都具有必須正確規(guī)定的模式和變量。

 

  這種嚴(yán)格的控制由銑床隨附的軟件執(zhí)行,該軟件基于 CNC 數(shù)值編程語言之一,例如 ISO、海德漢、法格、發(fā)那科、SINUMERIK 和西門子。該軟件包含數(shù)字、字母和其他符號(例如 G 和 M 代碼),它們以適當(dāng)?shù)母袷骄幋a以定義能夠執(zhí)行特定任務(wù)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(huán)),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(guī)設(shè)備上進行加工操作的基本知識、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識、技術(shù)繪圖和測量儀器的操作。

 

  因此,目前使用 CAD(計算機輔助設(shè)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(yīng)用CNC加工銑床,其5軸加工過程是個什么工作狀態(tài)(圖1)

  CAD:進行零件的設(shè)計。

 

  CAM:計算零件加工的軸位移,并添加進給率、轉(zhuǎn)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(jù)這些指令執(zhí)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(jù)機器的復(fù)雜程度和所進行的編程,數(shù)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(jīng)常使用 CNC 銑床的行業(yè)包括汽車(發(fā)動機缸體、模具和其他部件的設(shè)計)、航空航天(飛機渦輪)和電子產(chǎn)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(shù)學(xué)家和哲學(xué)家勒內(nèi)·笛卡爾的故事。

 

  笛卡爾正在床上(就像數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家一樣),當(dāng)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(shù)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(jì)至今仍在使用的笛卡爾坐標(biāo)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?

 

  想象一下放大笛卡爾的飛行中途。我們不僅可以將它們的位置描述為三維空間中的一個點,還可以描述它們的方向。當(dāng)蒼蠅改變方向時,它的改變方式與飛機傾斜以進行機動的方式相同。第四個軸 A 將其圍繞自身軸的橫向旋轉(zhuǎn)描述為圍繞 X 的旋轉(zhuǎn)軸(技術(shù)術(shù)語稱為“滾動”)。

 

  根據(jù)飛機比較,向上或向下飛行的垂直傾斜度由第五個軸 B 描述為圍繞 Y 的旋轉(zhuǎn)軸(技術(shù)術(shù)語稱為“點頭”)。

 

  細心的讀者無疑會推斷出存在繞 Z 軸旋轉(zhuǎn)的第六軸 C。在我們的示例中,這是向左或向右的水平旋轉(zhuǎn)(技術(shù)術(shù)語稱為“偏航”)。

 

  如果您難以想象上述六個軸,下圖應(yīng)作為指導(dǎo):

 

  軸 A、B 和 C 按字母順序排列,以匹配相應(yīng)排列的軸 X、Y 和 Z。盡管有 6 軸 CNC 機床,例如龍門銑床 Zimmermann FZ 100,但 5 軸配置更為常見,因為第六軸通常幾乎沒有任何額外用途。

 


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