CNC 四轴加工具有众多显著的优势,这些优势使其在现代制造业中得到广泛应用:
一、高精度加工能力
减少装夹误差
在传统的三轴加工中,对于复杂形状的零件,往往需要多次装夹才能完成各个面的加工。而每次装夹都会引入装夹误差,导致零件的精度降低。CNC 四轴加工可以在一次装夹中完成多个面的加工,有效避免了多次装夹产生的定位误差,从而确保零件的尺寸精度和形状精度。例如,在加工复杂的机械零件,如具有多个倾斜平面和曲面的阀体时,四轴加工能够使各个加工面之间的位置精度达到极高的水平。
精确的曲面加工
对于具有复杂曲面的零件,如航空航天领域的机翼、螺旋桨等,CNC 四轴加工能够通过旋转轴的配合,使刀具沿着曲面的法线方向进行切削。这种加工方式可以更好地保证曲面的精度和表面质量,能够实现更小的表面粗糙度值,加工出的曲面更加光滑,符合严格的设计要求。
二、高效的加工效率
减少加工工序
由于能够在一次装夹中完成多个面的加工,CNC 四轴加工大大减少了加工工序。相比于传统加工方法,它不需要频繁地更换夹具和重新定位工件,节省了大量的装夹时间和辅助时间。例如,在加工一些棱柱体类零件时,四轴加工可以同时对棱柱的侧面和斜面进行加工,而三轴加工可能需要先加工侧面,再重新装夹加工斜面,四轴加工的效率明显更高。
优化刀具路径
四轴加工的数控编程可以根据零件的形状和加工要求,生成更合理的刀具路径。通过旋转轴的参与,刀具可以以更短的路径和更合适的角度接近工件进行切削,减少了刀具的空行程时间。同时,对于一些需要分层切削的零件,四轴加工能够更好地安排每层的切削路径,提高切削效率。
三、增强的加工灵活性
多角度加工
增加的旋转轴使 CNC 四轴加工机床能够实现对工件的多角度加工。这对于加工具有非垂直平面、斜孔、斜槽等特殊结构的零件非常有利。例如,在模具制造中,模具上经常会有一些倾斜的冷却通道或者脱模斜度,四轴加工可以轻松地对这些特殊角度的结构进行加工,而不需要特殊的夹具或者复杂的加工工艺。
适应多种零件形状
无论是回转体零件还是非回转体零件,无论是规则形状还是复杂的异形零件,CNC 四轴加工都能够有效地进行加工。它可以处理像圆柱体、圆锥体这样的简单回转体零件,也能够加工具有复杂空间曲线和曲面的非回转体零件,如雕塑模型、复杂的机械结构件等。
四、提升产品质量与一致性
稳定的加工过程
CNC 四轴加工是基于数控程序进行的自动化加工过程。只要数控程序正确,机床的精度得到保证,就可以在批量生产中实现稳定的加工质量。每一个零件的加工过程都是按照相同的程序和参数进行,不会因为人为因素(如工人的疲劳、技能水平差异等)而导致加工质量的波动,从而保证了产品质量的一致性。
更好的表面质量
四轴加工在刀具路径规划和切削参数选择上更加灵活,可以根据零件的材料和表面质量要求,选择合适的切削方式和刀具。例如,通过合理地控制切削速度、进给量和切削深度,以及利用旋转轴来优化刀具与工件的接触角度,可以有效地减少表面加工痕迹,提高零件的表面质量,使产品外观更加美观,性能更加可靠。