五轴cnc加工中心是如何工作的-以及各种刀具的应用指南

五轴数控机床是如何工作的？
5轴cnc加工或多轴加工是一种令人难以置信的通用加工工艺，可为cnc加工铣削或cnc加工车床增加两个自由度。除了三个线性运动轴之外，额外的两个自由度来自旋转工件、刀具头或两者的能力。这引入了分别围绕 X、Y、Z 旋转的 A、B、C 轴。

额外的自由度允许更大的工具可访问性，从而能够加工更复杂的几何形状。单次设置加工还有一个额外的好处，有时被称为“一体机”，它通过减少加工时间来提高效率。
多轴CNC机床主要有3种类型：5轴分度 cnc加工铣削、5轴连续cnc加工铣削和5轴铣削/车削加工中心。
                                                               
什么是五轴分度数控铣削？
5轴cnc加工铣削或3 + 2cnc加工，通过将工件绕B轴和C轴旋转到所需位置来工作。然后工件保持静止，同时刀具围绕其三个线性轴进行所需的切割。更改切割位置时，B轴和C轴将重新定向工件，然后在该切割位置再次保持静止。这种加工方法也称为3+2cnc加工铣削，因为额外的两个自由度不能与刀具的三个线性轴同时工作。
这种方法的主要优点是无需手动重新定位工件。与使用3轴铣削相比，这减少了制造时间并提高了具有复杂几何形状的零件的精度。

什么是五轴cnc加工铣削？
五轴cnc加工类似于五轴分度数控铣床，但工件在cnc加工过程中可以围绕B轴和C轴连续旋转。
在它们之间，工件和刀具可以同时沿五个不同的轴移动，从而能够加工复杂的特征。光滑的轮廓表面，如涡轮叶片上的表面，可以以非常高的精度生产，使这种方法在航空航天工业中很受欢迎。昂贵的机械和对高级机械师的需求相结合，显着增加了这种方法的成本。

能够在一次设置中加工复杂特征和光滑表面,以任何其他工艺无法达到的精度生产复杂零件

车铣复合加工中心，顾名思义是数控铣床和数控车床的结合。工件可以在旋转轴上高速旋转以进行cnc加工车削操作，然后旋转并保持在精确的角度以进行cnc加工铣削操作。

5轴cnc加工适用于更复杂的零件；由于只需要一个设置，因此可以实现更高的零件精度和生产速度。
5轴cnc加工最适合需要光滑轮廓表面的零件，但是，这确实需要很高的成本。
如果零件具有旋转对称的某些特征，则车铣复合数控机床可以以比其他5轴机床更低的成本制造零件。
                                                   
最常用的切削刀具及其用途。
平端铣刀- 该工具用于粗加工和切割2D特征，例如雕刻成零件。
牛鼻端铣刀- 带有圆形边缘的平底铣刀使该刀具适用于加工需要在壁底部具有半径的腔体。这种刀具通常用于粗加工，因为圆角半径不太容易破损。
球头立铣刀 - 球形刀具具有半球形末端，非常适合加工高质量的 3D 轮廓表面。
粗加工立铣刀- 这种类型的立铣刀具有锯齿，因此刀具可以快速去除大量材料。这种刀具的切削精度低于标准立铣刀，并在零件上留下粗糙的光洁度

面铣刀- 这种圆形铣刀有一个带有多个硬质合金刀具的平头，通常用于在加工过程开始时在工件上创建一个平面。多个刀具意味着材料去除速度快，同时留下超干净的表面。

钻头和铰刀- 钻头是在工件上加工圆孔的最具成本效益的方法。对于非标准孔尺寸，可以使用铰刀工具将钻孔扩大到非常特定的尺寸和公差。
丝锥和螺纹铣刀- 丝锥是创建螺纹的最常用工具，但是，对于CNC机床，螺纹铣刀可用于切割内螺纹或外螺纹。螺纹铣刀更适合用攻丝工具难以穿透的硬质材料

cnc加工刀具具有圆形横截面，因此无论刀具多么小，都不可能形成完美的方形内角。要在您的设计中解决此设计问题，请为尖锐的内角添加半径。
推荐：R1.5 毫米
可行：R0.5 毫米
您可以在此处找到有关解决尖锐内角问题的替代方法的更多信息，CNC加工方角。
底切和内部特征

cnc加工工具需要访问所有必要的加工表面。因此，在您的设计中应避免大底切和内部几何形状等特征，因为它们因工具访问受限而无法加工。如果您的设计需要底切，请遵循以下指南。
深度 < 2 x 高度
刀具间隙 > 4 x 高度
最小壁厚

如果零件上的壁太薄，CNC 加工会引起不必要的振动，从而导致壁翘曲或破裂。因此，重要的是设计具有合适壁厚的零件以减少振动。
推荐：0.8 毫米（金属）、1.5 毫米（塑料）
可行：0.5 毫米（金属），1.0 毫米（塑料）
腔深

建议将型腔深度限制为型腔宽度的4倍，以确保良好的加工光洁度。可以使用特殊的大直径刀具加工更深的腔。
推荐：深度 < 4 x 腔宽

可行：深度 ~ 6 x 腔宽

孔深
在您的设计中添加孔时，建议使用标准钻头尺寸。对于需要严格公差的孔，可以使用铰刀和镗刀。孔的直径越大，可能的钻孔深度就越大。
推荐：深度 < 10 x 孔直径

可行：深度 ≤ 20 x 孔直径

如果您的设计需要一个深的小直径孔，则可以使用电火花加工。
高大的特点
与薄壁一样，纵横比太大的零件容易产生不必要的振动，从而导致零件翘曲或断裂。因此，设计具有合适纵横比的零件以避免零件故障非常重要。
推荐AR比例：（高/宽）≤4

可行AR比：（高/宽）≤8

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