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4+1加工工艺的优点

4+1加工工艺的优点

点击数:7863 次   录入时间:03-04 11:47:04   整理:http://www.55dianzi.com   机床

4+1加工工艺比5轴加工效果更好,刀具寿命、切削时间和工件表面粗糙度等均能够得到一定改善。

4+1加工工艺是一种简化的不会逐条加工的5轴加工工艺,它可以进一步改善5轴机床的加工效果,是一种在5轴机床上通过程序固定旋转轴,利用3个坐标位移轴和一个旋转轴工作的加工工艺。

尽管机床有多种运动形式,但在通常情况下,一个旋转轴可以无限运动,而另一个旋转轴的运动则是有一定范围限制的。出于专业命名的需要, 这里将可以无限运动的轴命名为工作台轴(table axis),而另一个旋转轴命名为主轴(pivot axis)。

大多数机床的工作台轴和主轴都有不同的性能特点。表中列举了不同形式和尺寸的铣床旋转轴的最高转速,然而重要的并不是数据的准确性,而是这些数据说明的一个事实,大多数工作台轴的最高转速都大于主轴最高转速。4+1加工工艺就是利用工作台轴更好的动力性,使用主轴预先定位工件。

机床工作台轴和主轴特性的抽样数据

 

4+1加工工艺通常使用的是刀具定位的工艺,我们称之为表面独立加工(surface-independent machining),由于表面依赖加工时刀具定位是直接参照工件的外形轮廓(包括进/退、倾角过盈)。在表面依赖加工方式中4+1加工工艺仅适于加工外形轮廓为圆柱形的零件。

相对而言,表面独立加工时使用一个联动系统(实际上是基于机床本身的坐标系统)来计算刀具定位,事实上在4+1加工时刀具对于工件的角度并不是保持恒定的。4+1加工工艺最大的优点在于当主轴被固定或夹紧时,可以增加机床结构的稳定性,通常表面依赖加工时会使工作台轴的加速和减速能力降低。总之,在4+1加工时刀具寿命、加工时间,以及工件表面粗糙度等均能够得到一定改善。

 

a)外形轮廓;b)表面依赖刀具定位;c)表面独立方法的刀具定位
图1 图中显示了表面独立加工工艺的特点

图1中是一个完整简单的型芯工件的轮廓,在这个案例中表面依赖的加工方法可能会导致工作台轴多次回车反转(如图中蓝色箭头所示),而表面独立加工方法在这种情况下显然更有效。

最终用户在考虑5轴加工方法时通常会考虑程序的复杂性,在涉及4+1加工工艺时,要充分满足在简单和复杂外形加工中的各种要求。操作指令应该和固定主轴角度一样简单,软件可以在指定的角度计算刀具的位置。

程序指令不应该比其他相关因素(如零件或刀具的安装、机床其他可能产生的干涉等因素)更加复杂。对于干涉情况的识别和应对能力,最终由程序接口和计算技巧来决定。对于潜在的干涉现象,精确的确定避免干涉的角度输入值将会明显增加程序设计的负担。事实上, 在许多情形下使整个加工表面(区域)避免干涉的加工指令并不是一个角度输入值。

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