三轴、四轴和五轴机床的简要说明

制造业生产的零件、部件和成品的种类是无穷无尽的。制造这些产品需要各种各样的工具,而行业中的工作母机之一就是机床,特别是3轴、4轴和5轴的数控机床(计算机数控)。

机床是一种铣床、车床,甚至两者都有,可以切割、钻削、研磨或以其他方式塑造刚性物质。根据你要制造的东西和它的复杂性,需要不同的工具。制造业的目的是尽可能有效地按照质量和规格要求生产零件。这就是机器在其轴上的运动发挥作用的地方。数控机床有3轴、4轴和5轴数控机床型号。机床的轴数越多,零件就越复杂。而且,理想情况下,操作员必须处理的东西越少,使加工过程更有效率。

3-Axis

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图2 髋关节置换零件。五轴加工

三轴数控机床是最简单的。要想象这种运动,可以想象一个坐在你面前的木块。顾名思义,三轴机床在三个不同的轴上工作,即X、Y、Z。这意味着在零件静止时,向前/向后,向左/向右,向上/向下。这种三轴机床最有效地用于二维加工,因为该工具一次只能切割一个表面。例如,制作一个完全正方形的金属立方体,对三轴数控机床来说是没有问题的。在一个表面上的每一次通过后,零件被移除并以不同的方向安装,以完成另一面。该零件被重新定位六次以完成立方体,每个面一次。

4-Axis

接下来,有4轴机床。在四轴机床中,底座在A轴上旋转。通过增加这个额外的轴,许多新的可能性就出现了。请记住,在三轴机床的例子中,块状物在每个侧面切割时都要重新定位。在四轴加工中,由于底座旋转,你可以在不重新定位零件的情况下加工四个面。这不仅节省了时间,而且减少了人为错误。使用四轴机床,零件只需重新定位两次,而三轴机床则需重新定位六次。现在,更复杂的零件已成为可能。例如,凸轮轴需要在四轴机床上进行加工,因为其沿轴的形状有复杂的变化。在三轴机床上的时间投资将高得惊人,使其不切实际且价格昂贵。

5-Axis

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图2 髋关节置换零件。五轴加工

最后,还有五轴数控机床。当谈到数控机床时,这些是最高科技的。增加第5个轴使机床的用途非常广泛,生产率也很高。第5轴是C轴,它为机床底座增加了另一个旋转。这意味着,底座上有两个轴(A和C),工具上有三个轴(X、Y和Z)。有了这个额外的旋转,机床可以像人的手腕一样移动,使其有全方位的精确运动。此外,复杂的零件需要5轴加工,以制作在较少轴的机床上不可能或太费时的形状。

五轴数控机床远远超出了三轴和四轴机型的能力。五轴数控机床可以制造进入人体的形状复杂的弧形部件。例如,由于零件的复杂性,膝关节置换是使用五轴机床制造的。航空航天工业也使用这些机器为飞机生产复杂的零件,称为叶盘(包括旋转盘和叶片),因为其几何形状复杂。五轴机床是要求最严格的零件的优越选择。

制造业规模庞大,数控机床是制造各种规模零件的必要工具。从简单的块状物到复杂的泡壳和关节替代物,有一种机床非常适合于每一种应用。

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