三坐标数控铣床与加工中心的共同特点是除具有普通铣床的工艺性能外,还具有加工形状复杂的二维和三维复杂轮廓的能力。这些复杂轮廓零件的加工有的只需二轴联动(如二维曲线、二维轮廓和二维区域加工),有的则需三轴联动(如三维曲面加工),它们所对应的加工一般相应称为二轴(或2.5轴)加工与三轴加工。
三坐标加工中心(无论立式还是卧式)适于多工序集中,需要铣、钻、铰及攻螺纹等多工序加工的零件。特别是在卧式加工中心上,加装数控分度转台后,可实现四面加工,若主轴方向可换,则可实现五面加工,因而能够一次装夹完成更多表面的加工,特别适合于加工复杂的箱体类、泵体、阀体、壳体等零件。
四坐标是指在X轴、Y轴和Z轴三个平动坐标轴的基础上增加一个转动坐标轴(A轴或B轴),且四个轴般可以联动。在结构布局上,转动轴既可以作用于刀具(刀具摆动型),也可以作用于工件(工作台回转/摆动型);机床既可以是立式的,也可以是卧式的:转动轴既可以是A轴(绕X轴转动),也可以是B轴(绕Y轴转动)。因此,四坐标数控机床可具有多种结构类型,除大型龙门式机床上采用刀具摆动的结构外,以工作台旋转/摆动的结构居多。但不管是哪种类型,其共同特点是相对于静止的工件来说,刀具的运动位置不仅是任意可控的,而且刀具轴线的方向在刀具摆动平面内也是可以控制的。
五坐标数控铣床和加工中心具有两个回转坐标,如下图所示为其中的种类型。其运动合成可使刀具轴线的方向在一定的空间内(受机构结构限制)任意控制,从而具有保持最佳切削状态及有效避免刀具干涉的能力。因此,五坐标加工可以获得比四坐标加工更广的工艺范围和更好的加工效果,特别适宜于三维曲面零件的高效、高质量加工,以及异形复杂零件的加工。采用五轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅加工表面粗糙度低,而且效率也大幅度提高。
图 五坐标数控铣床的坐标轴
知识点词条:数控铣削的工艺特点