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三軸、四軸和五軸數(shù)控雕刻機(jī)比較

當(dāng)您想購買數(shù)控雕刻機(jī)時，您需要多少軸？數(shù)控雕刻機(jī)套件? 這是每個數(shù)控雕刻機(jī)買家的常見問題，因此，讓我們開始對三軸、四軸和五軸數(shù)控雕刻機(jī)進(jìn)行比較。

了解數(shù)控雕刻機(jī)套件的三軸、四軸、四軸和五軸

5軸：XYZAB、XYZAC、XYZBC（主軸可左右旋轉(zhuǎn) 180° 大約。）

4軸：XYZA、XYZB、XYZC（4軸聯(lián)動）

第四軸：YZA、XZA（4軸聯(lián)動）

3軸：XYZ（3軸聯(lián)動）

A、B或C軸分別對應(yīng)X、Y、Z旋轉(zhuǎn)軸。

三軸數(shù)控雕刻機(jī)

這些特定的數(shù)控雕刻機(jī)可以同時沿著 3 個不同的軸行進(jìn)。

X 軸：從左到右

Y 軸：從前到后

Z軸：上下

三軸數(shù)控雕刻機(jī)同時移動 3 個軸；X 軸、Y 軸和 Z 軸。沿 X 軸切割使雕刻機(jī)鉆頭從左向右移動，沿 Y 軸切割使其從前向后移動，沿 Z 軸切割使其上下移動。這些機(jī)器主要用于切割平面、2D 和 2.5D 部件。無論是平面雕刻還是圓形雕刻，您都可以將其視為平面雕刻，它是根據(jù)脈沖計算的。

3軸數(shù)控銑床

第四軸數(shù)控雕刻機(jī)

一般情況下，在三軸數(shù)控雕刻機(jī)套件上會添加一個旋轉(zhuǎn)軸，也叫A軸，也就是第四個旋轉(zhuǎn)軸數(shù)控雕刻機(jī)。如何區(qū)分真正的四軸數(shù)控雕刻機(jī)套件？我們舉一個常見的四軸數(shù)控雕刻機(jī)套件的例子 3D 圓柱路由，由一個圓形短棍切割或雕刻一個 3D 佛祖，這個作品有4個軸，但只與3軸數(shù)控系統(tǒng)配合使用，它使用X軸或Y軸來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸，真正的工人是3軸數(shù)控機(jī)床或旋轉(zhuǎn)4軸數(shù)控機(jī)床。

第四軸數(shù)控雕刻機(jī)

四軸數(shù)控雕刻機(jī)

4軸數(shù)控雕刻機(jī)工作臺可以實(shí)現(xiàn)兩側(cè)工作，而3軸數(shù)控雕刻機(jī)工作臺則無法實(shí)現(xiàn)。4軸數(shù)控機(jī)床也有X、Y、Z軸，指的是XYZA、XYZB、XYZC，4軸聯(lián)動，4軸可以同時工作。

4軸數(shù)控銑床

四軸 VS 第四軸

4軸是指機(jī)床同時進(jìn)行X、Y、Z、A軸的運(yùn)動，4軸代表機(jī)床上的4個方向，通常X軸代表左右方向，Y軸為前后方向，Z軸為上下方向，A軸為旋轉(zhuǎn)軸正負(fù)方向，第4軸是指機(jī)床只能同時進(jìn)行X、Y、Z、A軸的運(yùn)動。

3軸無法同時執(zhí)行4軸的聯(lián)動。4軸數(shù)控雕刻機(jī)大致分為2種，一種是4軸平面雕刻機(jī)，一種是4軸 3D數(shù)控雕刻機(jī)。顧名思義，第四軸平面雕刻機(jī)僅在材料的一側(cè)進(jìn)行雕刻或切割。

第4軸 3D 加工意味著機(jī)器可以執(zhí)行 3D 旋轉(zhuǎn)雕刻或切割，但 3 個軸 X、Y 和 Z 中的一個轉(zhuǎn)換為 A 軸進(jìn)行路由。我們解釋這兩種類型的 3D 從不同角度看數(shù)控機(jī)床：

1、概念上，4axis與4th axis的區(qū)別在于X,Y,Z,A4軸聯(lián)動是否可以同時執(zhí)行。

2、從機(jī)床的控制系統(tǒng)上看，四軸數(shù)控機(jī)床采用4軸聯(lián)動系統(tǒng)，第4軸采用4軸聯(lián)動系統(tǒng)。

3、4軸聯(lián)動系統(tǒng)根據(jù)機(jī)器的運(yùn)動信號采用4軸信號傳輸，信號損耗小，3軸聯(lián)動采用3軸信號傳輸，比4軸少一個信號。

4、從雕刻效果來看，4軸比4軸的加工量更大，加工更均勻，死角更小，外觀更美觀。

5、與機(jī)床方向不同。4軸刀尖指向的方向可以隨時改變。第4軸的刀尖始終指向工件的中心。4軸比4軸更先進(jìn)，更可靠。4軸是機(jī)床的發(fā)展趨勢。 3D數(shù)控雕刻機(jī)。重要的是 60% 的 3D 市場上的數(shù)控雕刻機(jī)是第四軸。選擇四軸時 3D數(shù)控機(jī)床，不僅要分清4軸和4th軸，還要分析自己的加工情況，比如工件的尺寸，重量，硬度，加工方法等。

五軸數(shù)控雕刻機(jī)

這些雕刻機(jī)有點(diǎn)像 3、四軸數(shù)控機(jī)器套件，但它們有 2 個可以移動的附加軸。由于這些附加軸能夠同時切割材料的 5 個邊緣，因此可以縮短項(xiàng)目時間。但是，由于這些機(jī)器的 X 軸較長，因此穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性較低 - 可能需要比 3、四軸數(shù)控雕刻機(jī)套件更多的關(guān)注。

5軸數(shù)控加工中心具有高效、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾即可加工五面體。如果配備5軸聯(lián)動高端數(shù)控系統(tǒng)，還可對復(fù)雜空間曲面進(jìn)行高精度加工，更適合汽車零部件、飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等現(xiàn)代模具的加工。2軸立式加工中心的回轉(zhuǎn)軸有5種方式，一種是工作臺回轉(zhuǎn)軸，設(shè)置在床身上的工作臺可以繞X軸回轉(zhuǎn)，定義為A軸，A軸一般工作范圍為+30度至-120度。工作臺中間還有一個回轉(zhuǎn)工作臺，在圖示位置繞Z軸回轉(zhuǎn)，定義為C軸，C軸回轉(zhuǎn) 360°這樣，通過A軸和C軸的組合，除了工件底面固定在工作臺上，5軸加工中心外，其余5個面都可由立式主軸加工。A軸和C軸的最小分度值一般為0.001度，這樣就可以對工件進(jìn)行任意角度的細(xì)分，可以加工斜面、斜孔等。如果A軸和C軸與X、Y、Z3個直線軸聯(lián)動，則可以加工復(fù)雜的空間曲面。當(dāng)然，這需要高檔數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和軟件的支持。這種布置方式的優(yōu)點(diǎn)是主軸結(jié)構(gòu)比較簡單，主軸剛性很好，制造成本比較低。但一般工作臺不能設(shè)計太大，承重能力也較小，特別是當(dāng)A軸旋轉(zhuǎn)大于或等于90度時，工件在切削時會給工作臺帶來很大的承重力矩。另一種是依靠立式主軸頭的旋轉(zhuǎn)，主軸前端為回轉(zhuǎn)頭，可繞Z軸旋轉(zhuǎn) 360° 成為C軸?；剞D(zhuǎn)頭還帶有一個可以繞X軸旋轉(zhuǎn)的A軸，一般可以達(dá)到±90度以上，實(shí)現(xiàn)上述同樣的功能。這種設(shè)置方式的好處是主軸加工非常靈活，工作臺也可以設(shè)計的很大，客機(jī)巨大的機(jī)身、巨大的發(fā)動機(jī)殼體都可以在這種類型的加工中心上加工。這種設(shè)計還有一個很大的好處：當(dāng)我們用球面銑刀加工曲面時，當(dāng)?shù)毒咧行木€垂直于加工表面時，由于球面銑刀頂點(diǎn)的線速度為零，頂點(diǎn)切削的工件表面質(zhì)量會很差。采用主軸回轉(zhuǎn)的設(shè)計，使主軸相對工件旋轉(zhuǎn)一個角度，使球面銑刀避開頂點(diǎn)切削，保證一定的線速度，提高表面加工質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)對于模具的高精度曲面加工很受歡迎，這是轉(zhuǎn)臺式加工中心難以實(shí)現(xiàn)的。為了達(dá)到旋轉(zhuǎn)的高精度，高端的旋轉(zhuǎn)軸還配有圓光柵反饋，分度精度在幾秒之內(nèi)。當(dāng)然，該類主軸的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，制造成本也較高。

真五軸 VS 假五軸

真5軸有RTCP功能，可以根據(jù)主軸擺長和旋轉(zhuǎn)工作臺機(jī)械坐標(biāo)自動轉(zhuǎn)換，編制程序時只需要考慮工件坐標(biāo)，不需要考慮主軸擺長和旋轉(zhuǎn)工作臺位置。是否是真5軸，和5軸是否聯(lián)動沒有關(guān)系，假5軸也可以是5軸聯(lián)動，主軸如果帶RTCP真5軸算法，就是做分度加工，帶RTCP功能的真5軸只需要設(shè)定一個坐標(biāo)系，對刀具只需要設(shè)定一次坐標(biāo)，假5軸省事很多。

具有RTCP功能的數(shù)控系統(tǒng)可直接使用刀尖編程而不必考慮旋轉(zhuǎn)軸的中心距。應(yīng)用RTCP模式后，對五軸數(shù)控加工進(jìn)行編程，可直接以刀尖為目標(biāo)，而不用以旋轉(zhuǎn)主軸頭的中心為目標(biāo)，編程將變得更加簡單和高效。

對于偽5軸雙轉(zhuǎn)臺，需要設(shè)置多個坐標(biāo)才能達(dá)到分度加工的目的。但如果是5軸擺頭，則無法完成分度加工，因?yàn)?軸擺頭在向下加工時并不是單一的Z運(yùn)動，而是Z隨X或Y一起移動。此時偽5軸編程會很麻煩，調(diào)試起來也會比較困難，而且此時也無法使用3軸偏置功能。

5軸數(shù)控銑床

哪種數(shù)控雕刻機(jī)最適合您？

雖然這些雕刻機(jī)的功能似乎有些簡單，但它們是非常精細(xì)和先進(jìn)的技術(shù)。如果您希望設(shè)計更具創(chuàng)意，建議您投資四軸或五軸數(shù)控雕刻機(jī)套件，但三軸或四軸數(shù)控雕刻機(jī)套件通常更實(shí)惠。

現(xiàn)在您已經(jīng)了解了雕刻機(jī)的工作原理，您可以更好地理解不同型號之間的差異。

五軸數(shù)控機(jī)床比 2 軸數(shù)控機(jī)床多切割 3 個軸。這些銑刨機(jī)能夠同時切割一塊材料的 5 個側(cè)面，從而擴(kuò)大了操作員的能力和靈活性。與三軸機(jī)床不同，這些機(jī)床通常用于切割大型 3D 零件。此外，五軸數(shù)控機(jī)床具有更高的龍門架和更長的 X 軸，這使得它們能夠切割更大的零件；然而，這需要付出巨大的代價；龍門架越高、X 軸越長，這些機(jī)床的精度和穩(wěn)定性就越低。為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)馁|(zhì)量控制，應(yīng)盡可能限制龍門架的 h8 和 X 軸的長度。

盡管雕刻機(jī)看起來像簡單的機(jī)器，但它們是高度復(fù)雜的技術(shù)，需要一定的專業(yè)知識才能操作。五軸數(shù)控機(jī)床往往比傳統(tǒng)的三軸類型更昂貴，但最終提供了更大的靈活性并使用戶能夠在設(shè)計上更具創(chuàng)造力。

您需要多少個軸？

您可能已經(jīng)看到過有關(guān)數(shù)控雕刻機(jī)提供七軸、九軸甚至十一軸的參考資料。盡管這么多額外的軸似乎難以想象，但這種驚人的幾何形狀的解釋實(shí)際上非常簡單。

當(dāng)您處理具有多個車削主軸的機(jī)器時，您可能會說，您已經(jīng)擁有更多軸。

例如，我們有配備第二主軸和下部轉(zhuǎn)塔的機(jī)器。在這些機(jī)器上，您將擁有多個軸：頂部轉(zhuǎn)塔將有 2 個軸，下部轉(zhuǎn)塔有 4 個軸，然后您還有同樣有 2 個軸的對置主軸。這些機(jī)器最多可以有 2 個軸。

像航空閥門這樣的部件可以在五軸數(shù)控機(jī)床上加工。或者，我們可以在多軸數(shù)控雕刻機(jī)上加工該部件，該雕刻機(jī)具有旋轉(zhuǎn) B 軸和用于 2 個 C 軸的雙主軸，以及 X、Y 和 Z。還有一個下部轉(zhuǎn)塔，為您提供第二個 X 和 Z。因此，它為您提供了更多軸，但部件本身具有相同的幾何形狀。

那么您的業(yè)務(wù)需要多少個軸？

正如制造業(yè)中常見的情況一樣，這個問題的答案取決于您的具體應(yīng)用。請看以下示例：

渦輪葉片是一種自由曲面，可能相當(dāng)復(fù)雜。精加工這種葉片的最有效方法是使用五軸，使刀具沿葉片翼型螺旋狀移動。如果您將葉片索引到某個位置，然后使用 3 個線性軸對其進(jìn)行表面加工，則可以使用三軸進(jìn)行加工，但這通常不是最有效的方式。

零件的幾何形狀將告訴您是否需要 3、4 或五軸配置。

然而，重要的是要記住，您需要的軸數(shù)不僅僅取決于一個零件。零件本身會決定很多，但同時也取決于車間想要完成的任務(wù)。

客戶可能會給我?guī)硪粋€零件，比如鈦合金航空支架，我可能會說，這是五軸數(shù)控雕刻機(jī)工作臺的完美零件，但他們可能計劃制造在我們的某臺機(jī)器上工作效果更好的零件。該多功能機(jī)器可能不會像五軸數(shù)控機(jī)器那樣進(jìn)行優(yōu)化，但它可能為客戶提供進(jìn)行車床、軸或卡盤加工的機(jī)會，這是他們長期計劃的一部分。

另一件需要考慮的事情是工作范圍，您可以放入機(jī)器的最大零件尺寸是多少，同時仍可進(jìn)行工具更換和零件轉(zhuǎn)移？這是了解數(shù)控機(jī)器的功能以及它能做什么和不能做什么。

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哪個更好？三軸、四軸和五軸數(shù)控雕刻機(jī)