【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件

机械工程师

2021年7月12日 14:42

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平时我们经常提到的3轴、3+2轴、5轴等加工方案，他们的区别是什么？先给大家介绍一下：

3轴加工方式

3轴加工由直线进给轴X、Y、Z进行加工。加工特点：切削刀具方向在沿着整个切削路径运动过程中保持不变。刀尖的切削状态不可能实时达到完美。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图1

3+2 轴加工方式

两个旋转轴先将切削刀具固定在一个倾斜位置，再由进给轴X、Y、Z进行加工。这种机床也叫定位五轴机床，可以使用西门子的CYCLE800功能进行编程加工。CYCLE800 是一种静态平面转换，可以通过 3+2 轴机床加工（例如回转头或回转台）定义空间中的旋转工作平面。在此工作平面，可以编程 2D 或 3D 加工操作。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图2

加工特点：回转轴总是旋转到加工平面垂直于刀具轴的位置进行加工，加工期间加工平面保持固定。

5轴加工方式

5轴加工由进给轴X、Y、Z及绕X、Y、Z的旋转轴A、B、C中任意5个轴的线性插补运动。西门子的运动转换指令TRAORI能很好的支持5轴转换。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图3

加工特点：在沿着整个路径运动过程中可对刀具方向进行优化，同时进行刀具直线运动。这样，在整个路径上都可保持最佳切削状态。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图4

五轴同时加工28个零件

那五轴机器的优势如何体现呢，这里分享一个哈斯UMC-750P机床同时加工28个零件的例子。通过转台与夹具的设计，以及在五轴加工程序中将零件的三个加工面合并在一个加工程序，实现减少循环时间的目的。

转台可以通过精准的定位，扩大原本的加工空间。经过精心设计的夹具，不仅能提高加工的效率，而且还能减少机器的闲置，操作人员也能从中抽出身来。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图5

比如加工下图这样的零件的前三个面，如果使用虎钳的夹持方式，每个零件总共需要264秒（装夹时间不计）。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图6

通过设计更紧凑的夹具，充分利用转台提供的加工空间，能够有机会一次加工28个零件。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图7

在夹具的制作上，选用一个尺寸为114mm*114mm*550mm的铝合金作为基体，选用定位销作为定位，选用占用加工空间更小的压紧夹具，以便更快的装夹。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图8

再铣平基体的四个面，为每个零件加工一个定位销孔，2个用来避空锁紧夹具的槽，以及2个用来锁紧的螺纹孔，这就是所有的制作步骤。

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图9

夹具的整套组成包括：28个定位销、56个定位锁紧块（可重复利用）、56个螺丝、扳手。这样的夹具设计，能将原本的加工时间264秒缩短到202秒（装夹时间不计）。这意味着加工时间已经减少了23.5%

【机械加工】5轴比3轴好在哪：1次加工28个零件的图10

不仅如此，由于加工程序已经将零件的三个加工面合并在一个加工程序中，这样单个程序的循环时间就变成了95分钟，在这期间，机器一直在保持加工，无需等待操作人员的频繁装夹，这将大大减少操作人员的劳动强度。

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