多轴联动的运用-刀具加工
我们均采用高效的伯特利机床 v系列加工中心来作为操作平台
cnc 铣床和加工中心需要加工能力和通用性更强的铣刀，在过去的几年中， 刀具供应商对更*的铣削刀具的开发就是源于这种需求。过去， 特别是面对大批量的生产时， 刀具往往是有效的解决方案。 而如今， 需要的则是更为灵活的生产方式，新的铣刀概念提供了具备更广泛加工能力的刀具。现代刀具的设计及制造， 能够实现更为复杂的刀具概念， 利用cnc 机床提高产出， 加工过程也变得更加可靠了。
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一、 需要几个数控轴
刀具一般可根据其外形分为回转刀具和方形轮廓刀具， 因而一般都需要 x， y， z 三个数控直线轴对其进行加工以保证其外形尺寸，有所区别的是对数控回转轴的要求。加工复杂的可转位刀具体现得较为明显。以加工可转位立铣刀工序中的数控铣削为例：绝大多数可转位立铣刀都有数个均布的切削齿，在每个齿加工完毕后都应对其进行分度旋转进行下一个齿的加工。 如果cnc铣床没有数控分度头或数控回转工作台， 则应在程序中加入无条件停止指令， 机床运动停止后通过人工旋转精密手动分度头实现分度旋转，此时应注意机床外罩锁的影响， 然后继续执行 cnc 程序，精度一般能够满足要求。 但这样会增加工人劳动强度， 同时影响工作效率。 如果 cnc铣床有数控分度头或数控回转工作台，则分度旋转运动可通过程序中的数控指令实现，精度和效率都较高，但增加一个nc回转轴也会使cnc铣床的结构复杂化， cnc系统功能增加， 大幅度增加cnc铣床的价格。
需要指出的是，精密手动分度头的分度能力是有限的，特别是对于非整数的角度往往无法满足要求， 可转位成形铣刀此类情况较多，此时只能用 cnc 回转轴实现。此类 cnc 回转轴一般用交流伺服电机驱动精密蜗杆副，液压或气动夹紧， 高精度编码器作为角度检测元件， 因而具备在行程范围内任意角度的旋转功能。而采用端面齿盘定位的 cnc 回转轴却只能进行等分转度，不适用于此类情况。
某些可转位立铣刀有刃倾角 λ，在铣削刀片槽或容屑槽时都应将槽底面转刃倾角 λ， 使其与cnc铣刀轴线垂直，此时需要一个回转轴旋转刃倾角λ。
受精密手动分度头的装夹结构和刚性的限制， 将其作为 a 轴效果不佳。因此应选择具有较高刚性的cnc回转轴作为 a轴。
可见如果某 cnc 铣床加工的可转位刀具品种单一且无刃倾角， 可以选择 3 轴 cnc 铣床加精密手动分度头，可降低加工成本。否则应选择5 轴 cnc铣床。
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二、 需要几个数控轴联动
cnc 系统的若干轴联动插补功能能体现cnc系统的性能和其档次高低， 也往往决定着cnc系统的价格， 因此应根据加工刀具产品的具体情况来仔细选择。对于加工一般可转位刀具的cnc铣床而言， 具有 2 个直线轴的直线和圆弧插补功能就可以加工几乎所有的 iso标准刀片槽形式， 其它运动都可单轴插补完成。 如果也选择多达 5~6 轴联动的 cnc 系统则没有必要。 要求比较高的是一些螺旋类精加工刀具。以下以加工 “等螺旋角等前角锥度立铣刀” 为例：若要加工 （含铣削及磨削） 这种立铣刀， cnc 机床应具备： x 轴和 a 轴联动插补切削螺旋槽； z轴： x-a 插补时也参加插补保证每个截面螺旋角相等； y轴：由于前角γ>0 且轴向每个截面半径都不相等从而使偏移量 e 也处处不相等，为保证每个截面前角都相等， x-a-z 联动时 y轴也要参加插补运动。因此 cnc 机床应具备“x-y-z-a” 4 轴联动的插补功能。
同理可知： “x-y-z-a-b” 5 轴联动插补可完成同上的球头立铣刀的加工。
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三、 需要什么数控系统
加工一般精度的可转位刀具，选择具有间隙补偿和螺距误差补偿的半闭环 cnc 系统的数控机床就可以满足要求，而对较高精度刀具的精加工可以选择闭环cnc系统。 需要注意的是：为编程方便， cnc 编程软件系统都应具有工件坐标系的平移和旋转功能，并支持几何线性的多种表达方式。
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现代 cnc 系统的编程方法较多，相对而言，以 iso 标准 g， m代码编程的 cnc 系统具有较大的灵活性，能满足多品种中小批量的生产要求， 但初期编程速度较慢， 机床准备工作时间较长。而具有针对某类刀具产品开发的专业化软件包的 cnc 系统则可以满足某些复杂刀具的大批量加工， 生产效率高，对人员素质要求较低，但价格昂贵且需要不断升级软件包以满足出现的新产品。选择 cnc 系统时还应注意：现代cnc系统的功能较多， 可以根据实际情况去掉一些基本不用或近期很少用到的功能以降低购买成本。
以上通过几个例子讨论了针对加工刀具产品的 cnc 机床选择方法和大概原则，实际情况远不止这些。总之应根据产品具体情况灵活地做出选择，以满足市场对精度和成本的双重要求。
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一、 需要几个数控轴
刀具一般可根据其外形分为回转刀具和方形轮廓刀具， 因而一般都需要 x， y， z 三个数控直线轴对其进行加工以保证其外形尺寸，有所区别的是对数控回转轴的要求。加工复杂的可转位刀具体现得较为明显。以加工可转位立铣刀工序中的数控铣削为例：绝大多数可转位立铣刀都有数个均布的切削齿，在每个齿加工完毕后都应对其进行分度旋转进行下一个齿的加工。 如果cnc铣床没有数控分度头或数控回转工作台， 则应在程序中加入无条件停止指令， 机床运动停止后通过人工旋转精密手动分度头实现分度旋转，此时应注意机床外罩锁的影响， 然后继续执行 cnc 程序，精度一般能够满足要求。 但这样会增加工人劳动强度， 同时影响工作效率。 如果 cnc铣床有数控分度头或数控回转工作台，则分度旋转运动可通过程序中的数控指令实现，精度和效率都较高，但增加一个nc回转轴也会使cnc铣床的结构复杂化， cnc系统功能增加， 大幅度增加cnc铣床的价格。
需要指出的是，精密手动分度头的分度能力是有限的，特别是对于非整数的角度往往无法满足要求， 可转位成形铣刀此类情况较多，此时只能用 cnc 回转轴实现。此类 cnc 回转轴一般用交流伺服电机驱动精密蜗杆副，液压或气动夹紧， 高精度编码器作为角度检测元件， 因而具备在行程范围内任意角度的旋转功能。而采用端面齿盘定位的 cnc 回转轴却只能进行等分转度，不适用于此类情况。
某些可转位立铣刀有刃倾角 λ，在铣削刀片槽或容屑槽时都应将槽底面转刃倾角 λ， 使其与cnc铣刀轴线垂直，此时需要一个回转轴旋转刃倾角λ。
受精密手动分度头的装夹结构和刚性的限制， 将其作为 a 轴效果不佳。因此应选择具有较高刚性的cnc回转轴作为 a轴。
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二、 需要几个数控轴联动
cnc 系统的若干轴联动插补功能能体现cnc系统的性能和其档次高低， 也往往决定着cnc系统的价格， 因此应根据加工刀具产品的具体情况来仔细选择。对于加工一般可转位刀具的cnc铣床而言， 具有 2 个直线轴的直线和圆弧插补功能就可以加工几乎所有的 iso标准刀片槽形式， 其它运动都可单轴插补完成。 如果也选择多达 5~6 轴联动的 cnc 系统则没有必要。 要求比较高的是一些螺旋类精加工刀具。以下以加工 “等螺旋角等前角锥度立铣刀” 为例：若要加工 （含铣削及磨削） 这种立铣刀， cnc 机床应具备： x 轴和 a 轴联动插补切削螺旋槽； z轴： x-a 插补时也参加插补保证每个截面螺旋角相等； y轴：由于前角γ>0 且轴向每个截面半径都不相等从而使偏移量 e 也处处不相等，为保证每个截面前角都相等， x-a-z 联动时 y轴也要参加插补运动。因此 cnc 机床应具备“x-y-z-a” 4 轴联动的插补功能。
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以上通过几个例子讨论了针对加工刀具产品的 cnc 机床选择方法和大概原则，实际情况远不止这些。总之应根据产品具体情况灵活地做出选择，以满足市场对精度和成本的双重要求。
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