四轴加工精确地说应该是四坐标轴联动加工。现在,许多数控系统能够完成此类插补运算功用,以到达一次装夹多面加工的要求。也有一些数控设备是在一般的数控三坐标加工中心的基础上,对第四轴进行扩展而来,使其能够满意多面或轴面上的轨道加工。
在数控机床里,关于坐标系的界说是源于右手笛卡尔直角坐标系,即:相交于原点的两条数轴,构成了平面放射坐标系;而相交于原点的三条不共面的数轴构成空间的放射坐标系。在笛卡尔坐标系中,过定点0,作三条相互笔直的数轴,它们都以0为原点且一般具有相同的长度单位。这三条轴别离叫作X轴、Y轴、Z轴,总称坐标轴。在数控机床上,X.Y.Z 的正方向要契合右手规矩,即以右手抓住Z,当右手的四指从正向X以π/2视点转向正向y轴时,大拇指的指向便是Z轴的正向,这样的三条坐标轴就组成了一个空间直角坐标系,点0叫作坐标原点,X、Y、Z轴便是空间中的三个直线轴。多轴机床里除了三个直线轴,还界说了三个旋转轴,别离是绕着X、Y、Z轴旋转的A、B、C轴。A、B、C轴的方向确认也契合右手笛卡尔规矩,即右手抓住某一直线轴(例如:X轴),大拇指的指向与该直线轴正向相同,四指旋握的方向即为该直线轴对应的旋转轴(即A轴)的正方向。
在CNC加工中心里,四轴机床指的是配有X、Y、Z三个直线轴以及A或B或C三个旋转轴之一的加工中心,且三个直线轴与一个旋转轴能够进行插补运算及加工,即为联动。立式机床往往装备的第四轴为A轴(如下图所示),卧式机床则装备的第四轴为B轴(即Y轴所对应的旋转轴)。
四轴加工中心最早运用于曲线曲面的加工,即叶片的加工。现如今,四轴加工中心能够适用于多面体零件、带反转视点的螺旋线(圆柱面油槽)、螺旋槽、圆柱面凸轮、摆线的加工等等,运用及其广泛。
(1)因为有旋转轴的参加,使得空间曲面的加工成为可能,大大提高了自由空间曲面的加工精度、质呈和功率;
(2)三轴加工机床无法加工到的或需求装夹过长的工件(如长轴类轴面加工)的加工,能够经过四轴旋转作业成;
(3)缩短装夹时刻,削减加工工序,尽可能地经过一次定位进行多工序加工,削减定位差错;
四轴加工中心一般有两种加工形式:定位加工和插补加工,别离对应多面体零件加工和反转体概括加工。现在,以带A轴为旋转轴的四轴加工中心为例,别离对两种加工形式进行阐明。
在进行多面体零件加工时,需求将多面体的各个加作业业平面在环绕A轴旋转后能与A轴轴线平行,否则将形成无法加工,呈现欠切或过切的现象。一般来说,经过安装在第四轴上的夹具将加工零件固定在旋转作业台上,校对基准面以确认工件坐标系A轴零点方位。在实践加工中先经过A轴的视点旋转得到加作业业平面的正确方位,然后运用相关指令(例如FANUC 统中的M10)确定该方位,保证加工进程中加工面与A 零点方位固定,然后使得该加工面内一切元素的完好正确加工。对多面体下一个加工面加工时,只需先运用A轴翻开指令(例如FANUC 统中的M11)将A 翻开,再旋转A 视点至下一个加工平面与A 轴线和主轴轴线组成的相交平面平行或笔直,然后确定即可加工。
此类加工中,A轴仅起到分度的效果,并没有参加插补加工,因而并不能表现四轴联动的运算。
反转零件的轴面概括加工或螺旋槽的加工,便是典型的运用四轴联动插补核算而成的插补加工。例如圆柱面上的反转槽、圆柱凸轮的加工主要是依托A轴的旋转加X 的移动来完成的。此刻,需求将A 视点打开,与X 做插补运算,以保证A与X 的联动,这个进程将用到圆柱插补指令(例如FANUC 的G07.1)。
在三坐标铣削加工和一般的两坐标车削加工中作为加工程序的NC代码的主体是很多的坐标点,数控系统NC主要是经过核算操控这些坐标点来操控刀具参考点的运动,然后加工出需求的零件形状。四轴加工的程序也是如此,在编程的进程中,只需求经过对零件模型进行核算,在零件上得到点位数据即可。在多轴加工中,不只需求核算出点位坐标数据,更需求得到坐标点是哪个的矢量方向数据,这个矢量方向在加工中一般用来表达刀具的刀轴方向。四轴加工中,刀具刀轴方向一直与加工面笔直或平行，故而能够运用手动编程和主动编程两种方法来编制程序，关于简略图形手艺编程就能够，使程序简略明了。