最後更新: 2024-01-02 8 分鐘閱讀
3 軸 vs 4 軸 vs 5 軸 CNC 雕刻機

3 軸 vs 4 軸 vs 5 軸 CNC 雕刻機

您應該為您的 CNC 加工專案、想法或計劃選擇 3 軸、4 軸或 5 軸 CNC 雕刻機嗎?讓我們來了解一下3軸、4軸和5軸數控工具機之間的異同。

當您有購買數控雕刻機的點子時,您需要多少軸 數控雕刻機套件?這是每個數控雕刻機買家的常見問題,所以,讓我們開始對3軸、4軸和5軸數控雕刻機進行比較。

了解 CNC 雕刻機套件的 3 軸、4 軸、4 軸和 5 軸

5軸:XYZAB、XYZAC、XYZBC(主軸可左右旋轉 180° 大約。

4軸:XYZA、XYZB、XYZC(4軸連動)

第4軸:YZA、XZA(三軸連動)

3軸:XYZ(3軸連動)

A、B或C軸對應X、Y、Z的旋轉軸。

四軸數控雕刻機

3軸CNC雕刻機

這些特定的 CNC 雕刻機可以同時沿著 3 個不同的軸前進。

X軸:從左到右

Y軸:從前到後

Z軸:上下

3 軸 CNC 雕刻機同時移動 3 個軸; X 軸、Y 軸和 Z 軸。沿著 X 軸切割會使雕刻机鑽頭從左向右移動,沿著 Y 軸切割會使雕刻机鑽頭從前向後移動,沿著 Z 軸切割會使雕刻机鑽頭上下移動。這些機器主要用於切割平面、2D 和 2.5D 零件。不管是平雕還是圓雕,都可以認為是平雕,都是依照脈搏來算的。

3軸CNC雕刻機

3軸CNC雕刻機

第四軸CNC雕刻機

第四軸CNC雕刻機

一般在3軸數控雕刻機套件上增加一個旋轉軸,又稱A軸,即第4旋轉軸數控雕刻機。如何辨別真正的4軸數控雕刻機套件?我們舉一個常見的4軸的例子 3D 圓柱體佈線,由圓形短棒切割或雕刻組成 3D 佛陀,這個工作有4軸,但只能與3軸數控系統一起工作,它使用X軸或Y軸來驅動旋轉軸,真正的工作人員是3軸數控機床或旋轉4軸數控機床。

第四軸CNC雕刻機

第四軸CNC雕刻機

四軸數控雕刻機

三軸CNC雕刻機

五軸CNC工具機

4軸銑機

4 軸 CNC 雕刻機工作台可以實現雙面工作,這是 3 軸 CNC 雕刻機工作台所不具備的。 4軸CNC工具機還有X、Y、Z軸,是指XYZA、XYZB、XYZC,4軸連動,4軸可以同時運作。

4軸CNC雕刻機

4軸CNC雕刻機

4軸VS第4軸

4軸是指工具機同時進行X、Y、Z、A軸的運動。 4個軸代表機床上的4個方向。通常X軸表示左右方向,Y軸表示前後方向,Z軸表示上下方向。 A軸為旋轉軸的正負方向。第4軸是指工具機只能同時執行X、Y、Z、A軸的運動。

3軸無法同時執行4軸的連動。 4軸數控雕刻機大致分為2種,一種是4軸平面雕刻機,一種是4軸 3D 數控雕刻機。顧名思義,第四軸平面銑機僅在材料的一側進行雕刻或切割。

第4軸 3D 機械加工意味著機器可以執行 3D 旋轉雕刻或切割,但 X、Y、Z 三個軸中的一個轉換為 A 軸進行佈線。讓我們解釋一下這兩種類型的 3D 不同角度的CNC工具機:

1.概念上,4axis與4th axis的差別在於X,Y,Z,A4軸連動是否可以同時執行。

2.從工具機的控制系統來看,四軸數控工具機採用4軸連動系統,第4軸採用4軸聯動系統。

3軸聯動系統根據機器的運動訊號,採用4軸訊號傳輸。損耗,三軸聯動採用4軸訊號傳輸,比3軸少一個訊號。

4.從雕刻效果來看,4軸比4軸加工點更多,加工更均勻,死角更小,外觀更美觀。

5.與工具機方向不同。 4 軸工具提示指向的方向可以隨時變更。第4軸的刀尖始終指向工件的中心。 4軸比4軸更先進,更可靠。 4軸是發展趨勢 3D CNC 雕刻機。重要的是 60% 的 3D 市面上的 CNC 雕刻機都是第四軸的。選擇 4 軸時 3D 數控機床,不僅要區分4軸和4軸,還要分析自身的加工條件,如工件的尺寸、重量、硬度、加工方法等。

四軸數控雕刻機

5軸CNC雕刻機

這些雕刻机有點像 3、4 軸 CNC 工具機套件,但它們有 2 個可沿著移動的附加軸。由於這些附加軸能夠同時切割材料的 5 個邊緣,因此可以縮短專案時間。然而,由於這些機器的 X 軸較長,因此穩定性和準確性較低 - 可能需要您比 3、4 軸 CNC 雕刻機套件投入更多的注意力。

五軸CNC加工中心具有效率高,精度高的特點,工件一次裝夾即可加工五面體。若配備5軸連動高階數控系統,還可對複雜空間曲面進行高精度加工,更適合汽車零件、飛機結構件等現代化模具的加工。五軸立式加工中心的旋轉軸有5種方式。一個是工作台旋轉軸。安裝在床身上的工作台可以繞著X軸旋轉,定義為A軸。 A軸的一般工作範圍是+2度至-5度。工作台中間還有一個旋轉工作台,在圖示位置繞著Z軸旋轉,定義為C軸,C軸旋轉 360°。這樣,透過A軸與C軸的組合,除5軸加工中心對固定在工作台上的工件底面進行加工外,其餘5個面都可由垂直主軸進行加工。 A軸和C軸的最小分度值一般為0.001度,這樣就可以將工件細分為任意角度,可以加工傾斜面,傾斜孔等。若將A軸、C軸與X、Y、Z3個直線軸連動,可以加工複雜的空間曲面。當然,這需要高階數控系統、伺服系統和軟體的支援。這樣佈置的優點是主軸的結構比較簡單,主軸的剛性很好,製造成本比較低。但一般工作台不能設計的太大,承載能力也較小,特別是當A軸旋轉大於等於90度時,工件在切削時會為工作台帶來很大的承載力矩。另一類是依賴垂直主軸頭的旋轉。主軸前端為迴轉頭,可繞Z軸旋轉 360° 成為 C 軸。旋轉頭還帶有A軸,可繞X軸旋轉,一般可以達到±90度以上,實現上述相同的功能。這種設定方式的優點是主軸加工非常靈活,工作台也可以設計的非常大,客機巨大的機身、巨大的引擎殼體都可以在這種類型的加工中心上加工。這個設計還有一個很大的優點:當我們用球面銑刀加工曲面時,當刀具中心線垂直於加工表面時,由於球面銑刀頂點的線速度為零,所以頂點切削的工件表面質量會很差。採用主軸旋轉的設計,使主軸相對工件旋轉一個角度,使球面銑刀避免了頂點切削,確保了一定的線速度,提高了表面加工品質。這種結構對於模具的高精度曲面加工十分適用,這是轉台式加工中心難以實現的。為了達到旋轉的高精度,高階旋轉軸還配備了圓光柵回饋,分度精度在幾秒之內。當然該類主軸迴轉結構較為複雜,製造成本也較高。

真5軸VS假5軸

真正的5軸具有RTCP功能。可依主軸擺長、迴轉工作台機械座標自動換算。編製程式時僅需考慮工件的座標,而不必考慮主軸的擺長和旋轉工作台的位置。是不是真5軸,跟5軸是否連動沒有關係,假5軸也可以是5軸聯動的。如果主軸具有RTCP真正的5軸演算法。就是做索引處理。真5軸帶RTCP功能只需要設定一個座標系,刀具只需要設定一次座標即可。假5軸就麻煩多了。

具有RTCP功能的數控系統可以直接使用刀尖編程,無需考慮旋轉軸的中心距。在應用RTCP模式後,五軸數控加工編程可以直接瞄準刀尖,而不是旋轉主軸頭的中心,因此編程將變得更加簡單和有效率。

對於偽5軸雙轉台,需要設定多個座標才能達到索引加工的目的。但如果是5軸擺頭,就無法完成分度加工,因為5軸擺頭在向下加工的時候,並不是單一的Z運動,而是Z跟隨X或Y一起移動。這時候偽5軸編程就會很麻煩,調試也會比較困難,而且此時3軸偏移功能也無法使用。

五軸數控加工

5軸CNC雕刻機

5軸CNC雕刻機

哪種CNC雕刻機最適合您?

雖然這些雕刻机的功能看起來有些簡單,但它們是非常精緻和先進的技術。如果您希望設計更具創意,建議您投資 4 軸或 5 軸 CNC 雕刻機套件,但 3 軸或 4 軸 CNC 雕刻機套件通常更實惠。

現在您已經了解了雕刻机的工作原理,您可以更好地理解各種型號之間的差異。

五軸數控工具機比三軸數控工具機多兩個軸進行切割。這些機床能夠同時在工件的五個面上進行切割,從而擴展了操作人員的能力和靈活性。與三軸機床不同,這些機床通常用於切割大型工件。 3D 部分。此外,5 軸 CNC 工具機具有更高的龍門和更長的 X 軸,這使得它們能夠切割更大的零件;然而,這要付出嚴重的代價;龍門越高,X軸越長,這些機器的精準度和穩定性就越低。為了進行正確的品質控制,應盡可能限制龍門的 h8 和 X 軸的長度。

儘管雕刻机看起來像簡單的機器,但它們是高度複雜的技術,需要一定程度的專業知識才能操作。 5 軸數控工具機往往比傳統的 3 軸類型更昂貴,但最終提供了更大的靈活性,並使使用者的設計更具創意。

您需要多少軸?

您可能已經看到有關 CNC 雕刻機提供七軸、九軸甚至十一軸的參考。儘管如此多的附加軸似乎難以想像,但對於如此驚人幾何形狀的解釋實際上非常簡單。

當你處理的機器有不只一個車削主軸時,你就已經有了更多的軸。

例如,我們有一些工具機配備第二個主軸和下刀塔。在這些機床上,你會看到多個軸:上刀塔有 4 個軸,下刀塔有 2 個軸,然後還有相對的主軸,每個主軸也有 2 個軸。這些工具機最多可以有 9 個軸。

諸如航空閥門之類的零件可能要在五軸 CNC 機床上加工。或者我們可以在多軸 CNC 雕刻機上完成該部件,該雕刻機具有旋轉 B 軸和用於 5 個 C 軸的雙主軸,外加 X、Y 和 Z。

那麼您的業務需要多少軸?

正如製造業中常見的情況,該問題的答案取決於您的特定應用。看看下面的例子:

渦輪葉片是自由曲面,結構可能相當複雜。處理這類葉片最有效的方法是使用五軸聯動,刀具沿著葉片翼型呈螺旋狀運動。雖然也可以使用三軸聯動進行加工,但需要先將葉片定位到特定位置,然後使用三個線性軸進行曲面加工,但這通常不是最有效的方法。

零件的幾何形狀將告訴您是否需要 3、4 或 5 軸配置。

然而,需要注意的是,所需的軸數不僅取決於一個零件。零件本身會很大程度決定軸數,但車間想要實現的目標也同樣重要。

客戶可能會為我帶來一個零件,例如鈦航空支架,我可能會說,這是5 軸CNC 雕刻機工作台的完美零件,但他們可能會計劃製造在我們的一台機器上工作得更好的零件。這款多功能工具機可能不會像 5 軸 CNC 工具機那樣進行最佳化,但它可能為客戶提供進行車床、軸或卡盤工作的機會,這是其長期計劃的一部分。

另一件需要考慮的事情是工作範圍,您可以放入機器中並且仍然執行工具更換和零件傳輸的最大零件尺寸是多少?它了解CNC工具機的功能以及它能做什麼和不能做什麼。

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