Written by Linda Miller on March 31, 2022

如何選擇5軸加工機床？5軸加工原理、好處

多軸數控機床經常在製造業中使用，這是為了更好地支持航空工程、醫療、國防、機器人和汽車製造等先進行業日益複雜的需求。

你可能已經熟悉 3 軸加工，那5軸加工是什麼呢？實際上，它的能力和靈活性遠遠優於標準 3 軸。為了幫助你更好地瞭解這個技術的相關內容，本文將介紹5 軸加工原理、機床配置、優勢以及如何選擇合適的機床。

什麼是5軸加工？

5 軸 CNC 加工技術採用計算機數控加工中心在 5 個不同的軸上定位或同步零件，以便於使用切削工具。這允許使用三個主軸 X、Y 和 Z，以及兩個額外的旋轉軸（A 和 C 或 B 和 C）來加工零件。

如果你從未見過 5 軸運動，可以嘗試一下這個動作：握住一個物體的底部，擺放在你面前。將筆垂直指向對像上方。在左右、前後（A 軸和 B 軸）傾斜對象的同時，上下、左右、向內和向外移動筆（X、Y 和 Z 軸）。

瞭解了它的基本原理之後，我們接下來看其他版本的工作原理：

1.3+2 軸版本

在這個版本中，你可以同時控制任意 3 個軸，而其餘 2 個軸用於定位工件。

以下是它的工作原理：

• 同時使用 X 、Z 、C，而 Y 和A 軸用於定位。
• 將 Y、 Z、 A 一起使用，而 X 和 C 則用於定位。

2.4+1 軸版本

對於這個版本，你可以同時控制 4 個軸中的任何一個，而剩餘的 1 個軸用於定位。

以下是它的工作原理：

• 將 X 、 Z 、 A 、C 一起使用，而 Y 用於定位。
• 同時使用 X 、 Y 、Z 、 A，而 C 用於定位。

3.全5軸版本

完整的 5 軸版本可以同時控制所有 3 軸（線性）和 2 軸（旋轉）。

在此版本中，軸配置為 3 個線性軸，通常稱為 X、Y 和 Z，和兩個旋轉軸，通常稱為 A 和 C。A軸是傾斜軸，C軸是旋轉軸。

5軸加工配置

5軸機床主要有兩種配置：

• 旋轉式：這些機器通過旋轉主軸來利用旋轉軸。這種樣式適合加工較重的零件，因為工作臺始終是水準的。
• 耳軸式：耳軸機床有移動工作臺，有利於大批量加工，因為主軸不佔用空間。

當然，使用的具體機器類型取決於你工作的各種因素，包括零件的重量和成品的數量。

選擇5軸加工的原因

1.異形零件需要切割、鑽孔或攻絲

這個技術普遍運用在航空、醫療、汽車、通用零件、模具或石油和天然氣行業。這些行業零件往往形狀異常，具有復雜的輪廓，或具有特定角度的表面和位置。例如，飛機或船舶渦輪機、葉輪和轉向節等部件，這些部件的操作需要其在 5 個面和額外的特定角度上進行。

2.提供靈活的工程解決方案

5 軸機床能夠在多個軸上定位或移動零件，為設計工程師提供了較大的設計自由。即使是複雜的形狀和樣式也可以進行設計。與此同時，要處理的零件可能更複雜，而5軸加工技術可以提供靈活的工程解決方案。

3.減少庫存積壓

如今，各個行業不喜歡一次生產大批量物件，更喜歡可以在需要時再生產相關物件。因此，製造商需要快速適應行業生產速率，避免積壓不必要的昂貴零件庫存。

4.提高出貨效率

5 軸 CNC 機床可以使用較少的夾具來製造複雜零件。它不需要和其他機器一樣將零件移動到多臺機床，從而縮短了工作時間。

5.提高零件品質

5軸機床不需要進行多重設置，可以從根本上減少人為錯誤和機器錯誤。同時，它還可以提高加工零件的精度和製作成本。

5軸加工機床好處

1.單一設置

其他機器需要多次設置，這可能導致對齊不正和其他錯誤。借助 5 軸加工，你只需一次設置即可加工複雜形狀，從而提高效率、節省時間、降低成本並防止操作員失誤。

2.刀具更短

5 軸加工使用更短的刀具，方便操作員降低刀頭並適當地定位刀具。這有助於在不對刀具施加太大壓力的情況下實現更高的切割速度。此外，較短的切削刀具還可以減少刀具的振動，能讓零件有更好的表面光潔度。

3.輕鬆處理複雜設計

這項技術可以輕鬆處理零件的複雜形狀和設計。例如，液壓系統部件、水泵外殼、齒輪箱外殼、齒輪、注塑模具、石油和天然氣設備、醫療或輸血設備等。

4.節省人工成本

因為此類機床的一體化設置，操作員無需重新夾緊並將零件移動到其他機器進行下一次操作。所以他們可以專注於管理額外的機器，從而提高他們的生產力，節省了人工成本。

5.擴大工廠產能

對於零件製造商和合同製造商而言，投資 5 軸加工中心可提高生產的靈活性和敏捷性。憑藉其多種應用，此類機床可以讓你最大限度地利用機器來處理大型和小型製造訂單，從而提高工廠的產能。

如何選擇5軸加工機床？

1.CNC 加工能力

你需要確保CNC控制的處理能力足夠高，可以同時計算和控制使用的軸數。

2.前瞻功能與機器類型匹配

• 4+1 軸機床的前瞻功能應至少為 200 個塊。
• 更複雜的 4 軸加工序列，400 塊會更好。
• 完整的 5 軸同時操作，需要更快的計算 CNC 控制。

3.機床主軸有足夠的功率和剛性

這是一個容易被大家忽略的重要因素。通常，強大的主軸需要更嚴格的機械設計支持。為確保順暢無誤的切削，5 軸機床主軸不僅需要足夠強大以應對施加在其上的應力和載荷，還需要有足夠的儲備以達到極限。

4.合適的刀架系統

為了消除刀具振動，你需要檢查使用的刀架系統是 BBT 還是 HSK 。它們應在各個時間和各種加工條件下提供主軸和刀架之間的最佳連接。

5.切削速度和條件

根據加工的需要，有時切削速度需要保持恆定，有時需要根據不同的切削條件來改變。在這種情況下，你需要一臺能夠更好地控制每種情況以優化切削進給率的機器。

6.高度的機器公差和耐用性

為確保機床具有高度的公差和耐用性，你需要考慮它的構造和設計方式。

通常有兩個步驟：

• 先看機器的機械設計和機械構造
• 再看電子系統的優化和校準

7.主軸熱控制和冷卻管理

作為 CNC 機床的核心，管理主軸和框架中的熱控制非常重要。這樣做不僅有助於延長這個機制的壽命，還能為零件提供更好的質量和精確度。

為防止主軸過熱，在密集的加工工作中需要有效冷卻主軸外殼和主軸鼻部，以減少和控制在較高速度和較長加工週期期間由電機和軸承產生的熱量。