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數(shù)控加工中心與三坐標數(shù)控銑床

數(shù)控加工中心與三坐標數(shù)控銑床的共同特點是除具有普通銑床的工藝性能外，還具有加工形狀復雜的二維以至三維復雜輪廓的能力。這些復雜輪廓零件的加工有的只需二軸聯(lián)動，有的則需三軸聯(lián)動，它們所對應(yīng)的加工一般相應(yīng)稱為二軸(或2.5軸)加工與三軸加工。

對于三坐標加工中心(無論是立式還是臥式)，由于具有自動換刀功能，適用于多工序加工，如箱體等需要銑、鉆、鉸及攻螺紋等多工序加工的零件。特別是在臥式加工中心上，加裝數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺后，可實現(xiàn)四面加工，而若主軸可立臥轉(zhuǎn)換，則可實現(xiàn)五面加工，因而能夠一次裝夾完成更多表面的加工，特別適合于加工復雜的箱體類、泵體、閥體、殼體等零件。

數(shù)控加工中心與四坐標數(shù)控銑床

四坐標是指在X、Y和Z三個平動坐標軸基礎(chǔ)上增加一個轉(zhuǎn)動坐標軸(A或B)，且四個軸一般可以聯(lián)動。其中，轉(zhuǎn)動軸既可以作用于刀具(刀具擺動型)，也可以作用于工件(工作臺回轉(zhuǎn)／擺動型)；機床既可以是立式的也可以是臥式的；此外，轉(zhuǎn)動軸既可以是A軸(繞X軸轉(zhuǎn)動)也可以是B軸(繞Y軸轉(zhuǎn)動)。由此可以看出，四坐標數(shù)控機床可具有多種結(jié)構(gòu)類型，但除大型龍門式機床上采用刀具擺動外，實際中多以工作臺旋轉(zhuǎn)／擺動的結(jié)構(gòu)居多。但不管是哪種類型，其共同特點是相對于靜止的工件來說，刀具的運動位置不僅是任意可控的，而且刀具軸線的方向在刀具擺動平面內(nèi)也是可以控制的，從而可根據(jù)加工對象的幾何特征按保持有效切削狀態(tài)或根據(jù)避免刀具干涉等需要來調(diào)整刀具相對零件表面的姿態(tài)。因此，四坐標加工可以獲得比三坐標加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果。

數(shù)控加工中心

數(shù)控加工中心與五坐標數(shù)控銑床

對于五坐標數(shù)控銑床，不管是哪種類型，它們具有兩個回轉(zhuǎn)坐標。如右圖5-1所示。相對于靜止的工件來說，其運動合成可使刀具軸線的方向在一定的空間內(nèi)(受機構(gòu)結(jié)構(gòu)限制)任意控制，從而具有保持較佳切削狀態(tài)及有效避免刀具干涉的能力：

因此，五坐標加工又可以獲得比四坐標加工更廣的工藝范圍和更好的加工效果，特別適宜于三維曲面零件的高效高質(zhì)量加工以及異型復雜零件的加工。采用五軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具較佳幾何形狀進行切削，不僅加工表面粗糙度低，而且效率也大幅度提高。一般認為，一臺五軸聯(lián)動機床的效率可以等于兩臺三軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，五軸聯(lián)動加工可比三軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。

五軸聯(lián)動除X、Y、Z以外的兩個回轉(zhuǎn)軸的運動有兩種實現(xiàn)方法：一是在工作臺上用復合A、C軸轉(zhuǎn)臺，二是采用復合A、C軸的主軸頭。這兩種方法完全由工件形狀決定，方法本身并無優(yōu)劣之分。過去因五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結(jié)構(gòu)復雜等原因，其價格要比三軸聯(lián)動數(shù)控銑床高出數(shù)倍，加之編程技術(shù)難度較大，制約了五軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型五軸聯(lián)運機床和復合加工機床(含五面加工機床)的發(fā)展。