Comment choisir d'utiliser l'usinage CNC à trois, quatre ou cinq axes ? Quelle est la différence ?

Certaines personnes disent qu'il faut d'abord apprendre les trois axes, puis passer aux quatre axes, centre d'usinage CNC à cinq axes, quelle est la différence entre ces types de machines-outils ?

Le rôle et les avantages du centre d'usinage CNC à trois axes :

La surface d'usinage la plus efficace du centre d'usinage vertical (trois axes) est uniquement la surface supérieure de la pièce, et le centre d'usinage horizontal ne peut réaliser l'usinage de la pièce que sur les quatre côtés à l'aide de la table rotative. À l'heure actuelle, les centres d'usinage CNC haut de gamme évoluent vers le contrôle à cinq axes, et le pentaèdre peut être traité en un seul serrage de la pièce. S'il est équipé d'un système CNC haut de gamme avec liaison à cinq axes, il peut également effectuer un usinage de haute précision sur des surfaces spatiales complexes.

Usinage CNC à quatre axes

La dite usinage CNC à quatre axes En général, un axe rotatif est ajouté, généralement appelé quatrième axe. La machine-outil générale n'a que trois axes, c'est-à-dire que la plate-forme de la pièce peut se déplacer à gauche et à droite (1 axe), vers l'avant et vers l'arrière (2 axes), et la tête de broche (3 axes) est utilisée pour couper les pièces. Tête d'indexation électrique rotative ! De cette façon, les trous biseautés peuvent être indexés automatiquement et les bords biseautés peuvent être fraisés, etc., sans perte de précision par serrage secondaire.

Caractéristiques d'usinage à liaison à quatre axes :

(1). La machine d'usinage CNC à liaison à trois axes ne peut pas être traitée ou doit être serrée trop longtemps ;

(2). Améliorer la précision, la qualité et l’efficacité des surfaces en espace libre ;

(3). La différence entre quatre axes et trois axes ; différence entre quatre axes et trois axes avec un axe de rotation supplémentaire. L'établissement des coordonnées à quatre axes et la représentation du code :

Détermination de l'axe Z : la direction de l'axe de la broche de la machine-outil ou la direction verticale de la table de travail pour le serrage de la pièce est l'axe Z. Détermination de l'axe X : le plan horizontal parallèle à la surface de montage de la pièce ou la direction perpendiculaire à l'axe de rotation de la pièce dans le plan horizontal est l'axe X. La direction s'éloignant de l'axe de la broche est la direction positive.

Centre d'usinage vertical à cinq axes CNC

Il existe deux types d'axe rotatif de ce type de centre d'usinage CNC, l'un est l'axe rotatif de la table.

La table de travail placée sur le banc peut tourner autour de l'axe X, qui est défini comme l'axe A, et l'axe A a généralement une plage de travail de +30 degrés à -120 degrés. Il y a également une table rotative au milieu de la table de travail, qui tourne autour de l'axe Z à la position indiquée sur la figure, qui est définie comme l'axe C, et l'axe C tourne à 360 degrés. De cette manière, grâce à la combinaison de l'axe A et de l'axe C, la pièce fixée sur la table peut être traitée par la broche verticale à l'exception de la surface inférieure, les cinq autres surfaces. La petite valeur de division Z de l'axe A et de l'axe C est généralement de 0.001 degré, de sorte que la pièce peut être subdivisée en n'importe quel angle et des surfaces inclinées usinées CNC, des trous inclinés, etc.

Si l'axe A et l'axe C sont reliés aux trois axes linéaires XYZ, des surfaces spatiales complexes peuvent être traitées. Bien entendu, cela nécessite le support de systèmes CNC, de systèmes servo et de logiciels haut de gamme. Les avantages de cette disposition sont que la structure de la broche est relativement simple, la rigidité de la broche est très bonne et le coût de fabrication est relativement faible.

Mais en général, la table de travail ne peut pas être conçue trop grande et la capacité portante est également faible, en particulier lorsque la rotation de l'axe A est supérieure ou égale à 90 degrés, la coupe de la pièce apportera un moment de charge important à la table de travail.

L'extrémité avant de l'arbre principal est une tête rotative, qui peut tourner autour de l'axe Z à 360 degrés et devenir l'axe C. La tête rotative possède également un axe A qui peut tourner autour de l'axe X, généralement à plus de ±90 degrés, pour obtenir la même fonction que ci-dessus. L'avantage de cette méthode de réglage est que le traitement de la broche est très flexible et que la table de travail peut également être conçue pour être très grande.

Cette conception présente également un grand avantage : lorsque nous utilisons une fraise sphérique pour usiner une surface courbe, lorsque l'axe central de l'outil est perpendiculaire à la surface d'usinage, puisque la vitesse linéaire du sommet de la fraise sphérique est nulle, la qualité de surface de la pièce découpée par le sommet sera très mauvaise. La conception de la rotation de la broche est adoptée, de sorte que la broche tourne à un angle par rapport à la pièce, de sorte que la fraise sphérique évite la coupe du sommet et assure une certaine vitesse linéaire, ce qui peut améliorer la qualité d'usinage CNC de surface. Cette structure est très populaire pour l'usinage de surface de haute précision des moules, ce qui est difficile à réaliser avec les centres d'usinage CNC rotatifs. Afin d'obtenir une haute précision de rotation, l'arbre rotatif de haute qualité est également équipé d'une échelle de retour à grille circulaire, et la précision d'indexation est de quelques secondes. Bien entendu, la structure rotative de ce type de broche est relativement complexe et le coût de fabrication est également élevé.

Centre d'usinage vertical à 5 ​​axes avec rotation de broche

La gravité de la broche de la centre d'usinage vertical CNC est vers le bas, la force radiale du roulement en fonctionnement à vide à grande vitesse est égale et les caractéristiques de rotation sont très bonnes, de sorte que la vitesse peut être augmentée. En général, la vitesse élevée peut atteindre plus de 1,2000 4,0000 tr/min et la vitesse maximale pratique peut atteindre XNUMX XNUMX tr/min. Le système de broche est équipé d'un dispositif de refroidissement à circulation. L'huile de refroidissement en circulation évacue la chaleur générée par la rotation à grande vitesse, la réduit à une température appropriée à travers le réfrigérateur, puis retourne au système de broche.

 Les trois axes linéaires X, Y, Z peuvent également utiliser un retour de grille linéaire, et la précision de positionnement bidirectionnel est de l'ordre du micron. Comme l'avance rapide atteint plus de 40 à 60 m/min, les vis à billes des axes X, Y et Z sont principalement refroidies par le centre. Comme le système de broche, l'huile de circulation réfrigérée circule à travers le centre des vis à billes pour évacuer la chaleur. 

Centre d'usinage CNC horizontal à cinq axes

Il existe également deux façons de configurer l'axe rotatif de ce type de centre d'usinage CNC. L'une consiste à faire pivoter la broche horizontale comme axe rotatif, plus un axe rotatif de la table de travail pour réaliser un usinage CNC à liaison à cinq axes. Cette méthode de réglage est simple et flexible. Si la broche doit être convertie entre la verticale et l'horizontale, la table de travail peut être simplement configurée comme un centre d'usinage CNC à trois axes avec conversion verticale et horizontale. La conversion verticale et horizontale de l'arbre principal coopère avec l'indexation de la table de travail pour réaliser l'usinage pentaédrique de la pièce, ce qui réduit le coût de fabrication et est très pratique. Les axes CNC peuvent également être réglés sur la table de travail, avec une valeur d'index Z minimale de 0.001 degrés, mais sans liaison, il devient un centre d'usinage CNC à quatre axes pour la conversion verticale et horizontale, s'adaptant aux différentes exigences d'usinage CNC, et le prix est très compétitif.

L'autre est l'axe rotatif traditionnel de la table de travail. L'axe A de la table de travail placée sur le lit a généralement une plage de travail de +20 degrés à -100 degrés. Il y a également un axe B de table rotative au milieu de la table de travail, et l'axe B peut tourner à 360 degrés dans les deux sens. Ce centre d'usinage CNC horizontal à cinq axes a de meilleures caractéristiques de liaison que la première méthode et est souvent utilisé pour l'usinage CNC de surfaces complexes de grandes roues. L'axe rotatif peut également être équipé d'un retour de grille circulaire et la précision d'indexation peut atteindre plusieurs secondes. Bien entendu, la structure de cet axe rotatif est plus compliquée et plus coûteuse.

Actuellement, la table du centre d'usinage CNC horizontal peut être plus grande que 1.25 m2, ce qui n'a aucun effet sur la première méthode de réglage à cinq axes. Cependant, la deuxième méthode de réglage à cinq axes est plus difficile, car la table de travail de 1.25 m2 effectue la rotation de l'axe A, et il est vraiment difficile de la relier à la table rotative de l'axe B au milieu de la table de travail. La vitesse de broche du centre d'usinage CNC horizontal est généralement supérieure à 10,000 50 tr/min. Étant donné que la broche horizontale a une auto-gravité dans la direction radiale, la force radiale est inégale lorsque le roulement fonctionne à grande vitesse, et un porte-outil BT20,000 plus grand est également utilisé. , le Z général jusqu'à 30 60 tr/min. L'avance rapide du centre d'usinage horizontal peut atteindre plus de 22 à 40 m/min, la puissance du moteur de broche est supérieure à 40 à 160 kW et la capacité du magasin d'outils peut être augmentée de XNUMX à XNUMX selon les besoins. La capacité d'usinage CNC dépasse de loin celle du centre d'usinage vertical général. Oui Premier choix pour l'usinage lourd.

pont centres d'usinage CNC peut être conçu pour échanger des tables de travail doubles. Lorsqu'une table de travail fonctionne dans la zone de traitement, l'autre table de travail remplace la pièce à usiner à l'extérieur de la zone de traitement pour préparer le traitement de la pièce suivante. Le temps de changement de table de travail dépend du travail à effectuer. La taille de la table peut être complétée de quelques secondes à plusieurs dizaines de secondes.

Le centre d'usinage CNC nouvellement conçu prend en compte la structure pour être adapté à la formation d'une cellule de fabrication modulaire (FMC) et d'une ligne de production flexible (FMS). La cellule de fabrication modulaire se compose généralement d'au moins deux centres d'usinage et de quatre tables de travail interchangeables. Tous les centres d'usinage CNC Placés côte à côte, les tables de travail interchangeables sont alignées devant la machine-outil, et de nombreuses tables de travail interchangeables peuvent être disposées sur deux rangées, voire une conception à double couche. Il y a un poste de travail de chaque côté comme position des pièces supérieures et inférieures, et les tables de travail interchangeables des autres postes de travail sont équipées de pièces en attente d'usinage. Sur le centre d'usinage, la table d'échange finie est retirée et envoyée à la station suivante ou directement à la station de découpage pour terminer l'ensemble de l'opération de traitement. En plus du chariot et de la table d'échange, la ligne de production flexible dispose également d'une bibliothèque d'outils unifiée. En général, il existe des centaines d'outils. Les informations de code d'identification des outils sont stockées dans le système, puis envoyées au centre d'usinage via le système de transport d'outils. Une fois l’outil récupéré, la ligne de production flexible a souvent besoin d’un contrôleur FMS pour commander l’opération.

Dans le passé, les centres d'usinage CNC à cinq axes étaient principalement fabriqués en Allemagne, aux États-Unis, au Japon et en Italie. Il est gratifiant de constater qu'au « Salon des machines-outils d'usinage CNC de Chine » qui s'est tenu à Shanghai en mars de cette année, un certain nombre de centres d'usinage CNC à cinq axes de fabrication nationale ont été exposés. Centre d'usinage. Par exemple, le centre d'usinage CNC à portique à cinq axes exposé. La table de travail mesure 6 m de long et 2 m de large. Il adopte une rotation de broche verticale, l'angle de rotation de l'axe A est de ± 100 degrés et l'angle de rotation de l'axe C est de ± 200 degrés. Ce mastodonte a attiré de nombreux visiteurs. L'industrie chinoise des machines d'usinage CNC a atteint un niveau avancé.

Ce qui précède n'est qu'un résumé de la VMT Usine d'usinage CNC. Si vous souhaitez en savoir plus sur l'usinage CNC, vous pouvez contactez-nous.: inquire@vimetal.com.cn pour négocier avec nous.