CN109590808A - 一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法 - Google Patents

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罗兵
郑成旭
周述军
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，属于数控机床技术领域。本发明的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，在四轴数控机床的主轴上装配角度头。采用本发明的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，方法简单，容易实现，实用可靠，推广价值高，在四轴数控机床的主轴上装配了角度头，增加更多的精铣资源以此来缓解车间五轴精加工资源瓶颈，发挥五轴数控机床更大的利用价值。

Description

一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法
技术领域
本发明涉及一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，属于数控机床技术领域。
背景技术
现有技术中，三轴数控机床、四轴数控机床和五轴数控机床都是机加工常用的机床。
常用的三轴数控机床，具有X、Y、Z轴。
常用的四轴数控机床而言，是在X、Y、Z轴再加上一个旋转轴A（立加）。也可以是B轴（卧加），A、B轴的定义是分别对应绕X、Y轴旋转的轴，一般这个第四轴是轴线绕X轴旋转的A轴或轴线绕Y轴旋转的B轴。
常用的五轴数控机床，主要有X、Y、Z、A、C轴；或X、Y、Z、A、B轴这两种分类。五个轴可以同时运动进给，称为五轴联动。比三轴数控机床多出的两个轴为旋转轴，可以用于加工曲面，比如叶片、螺旋桨等零件，这是三轴数控机床无法做到的。通常，五轴数控机床的主轴是万象的，可按任意角度运动，这也是其区别于三轴、四轴数控机床的主要特征之一。
对于上述三种数控机床而言，五轴数控机床的功能最为强大。在机加工厂房中，五轴数控机床的数量是有限的且价值很大，因此，如果能够采用四轴数控机床来代替五轴数控机床，进行机加工作业，将极大的提高四轴、五轴数控机床的利用价值。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，本发明能够实现四轴数控机床代替五轴数控机床，提高四轴、五轴数控机床的利用价值。
本发明采用的技术方案如下：
一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，在四轴数控机床的主轴上装配角度头。能够实现四轴数控机床代替五轴数控机床，提高四轴、五轴数控机床的利用价值。
可供选择的，所述角度头为可调角度头，能够按需求调整角度头的摆角，提高本发明的通用性。
可供选择的，在角度头与主轴上设有用于使角度头在主轴的圆周方向定位的定位机构。根据机加工作业的实际需求，当不需要使用角度头时，此时将角度头取下然后换上刀柄；而当需要再次使用角度头；此时将刀柄取下然后换上角度头；此时，得益于定位机构的设计，使得角度头与主轴的圆周方向的位置能够保持不发生变动。
作为定位机构的第一种具体设计，可供选择的，所述定位机构包括设于角度头上的定位销，以及设于主轴上对应于所述定位销的定位孔。
作为定位机构的第二种具体设计，可供选择的，所述定位机构包括设于主轴上的定位销，以及设于角度头上对应于所述定位销的定位孔。
进一步的，在角度头上装夹刀具。
进一步的，所述刀具为球头铣刀。
可供选择的，所述四轴数控机床为立式四轴加工中心。
进一步的，角度头的转动中心与刀具的刀头中心的直线距离为L，使角度头的摆角为α，工件坐标系对刀时，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Z轴向对刀按照Z'=L×Cosα进行补偿。
可供选择的，所述四轴数控机床为卧式四轴加工中心。
进一步的，角度头的转动中心与刀具的刀头中心的直线距离为L，使角度头的摆角为α，工件坐标系对刀时，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Y轴向对刀按照Y'=L×Cosα进行补偿。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，方法简单，容易实现，实用可靠，推广价值高，在四轴数控机床的主轴上装配了角度头，增加更多的精铣资源以此来缓解车间五轴精加工资源瓶颈，发挥五轴数控机床更大的利用价值。
2、本发明充分利用了现有的四轴数控机床，提高四轴机床的经济效益，能够加快叶片精铣型线产出效率，满足市场产品高质量、高要求、高效率、低成本运行模式。
3、采用本发明的技术方案时，在同行业中，利用四轴机床精铣部分叶片产品具有更好的价格优势。
4、本发明能够提高数控机床的使用价值，物尽其用，提高生产车间的生产效率，创造更多的价值。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是采用本发明的方法时，四轴数控机床为立式四轴加工中心，刀具的刀头中心运动轨迹的示意图；
图2是采用本发明的方法时，四轴数控机床为立式四轴加工中心，工件坐标系对刀时，X、Z轴向补偿计算原理图；
图3是采用本发明的方法时，四轴数控机床为卧式四轴加工中心，刀具的刀头中心运动轨迹的示意图；
图4是采用本发明的方法时，四轴数控机床为卧式四轴加工中心，工件坐标系对刀时，X、Y轴向补偿计算原理图。
图中标记：1-主轴、2-角度头、3-刀具、4-定位销、5-定位孔。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例一
如图1和图2所示，本实施例的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，所述四轴数控机床为立式四轴加工中心，在四轴数控机床的主轴1上装配角度头2。能够实现四轴数控机床代替五轴数控机床，提高四轴、五轴数控机床的利用价值。
可供选择的，所述角度头2为可调角度头，能够按需求调整角度头的摆角，提高本发明的通用性。
可供选择的，在角度头2与主轴1上设有用于使角度头在主轴的圆周方向定位的定位机构。根据机加工作业的实际需求，当不需要使用角度头2时，此时将角度头2取下然后换上刀柄；而当需要再次使用角度头2；此时将刀柄取下然后换上角度头2；此时，得益于定位机构的设计，使得角度头2与主轴的圆周方向的位置能够保持不发生变动。
作为定位机构的第一种具体设计，可供选择的，在其中一实施例中，如图1和图2所示，所述定位机构包括设于角度头2上的定位销4，以及设于主轴1上对应于所述定位销4的定位孔5。
作为定位机构的第二种具体设计，可供选择的，在另一实施例中，所述定位机构包括设于主轴1上的定位销4，以及设于角度头2上对应于所述定位销4的定位孔5。
进一步的，在角度头2上装夹刀具3。
进一步的，所述刀具3为球头铣刀。
进一步的，角度头2的转动中心与刀具3的刀头中心的直线距离为L，使角度头的摆角为α，工件坐标系对刀时，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Z轴向对刀按照Z'=L×Cosα进行补偿。
采用本实施例的技术方案时，四轴数控机床为立式四轴加工中心。其理论依据如下。
数控加工程序的设计原理：数控编程采用3+2编程方式（即X、Y、Z、A、B），主轴摆头为固定一个角度，不进行联动编程。数控代码按照编程的固定值进行计算补偿X'值与Z'值，采用刀头中心进行编程，那么其轨迹就形成了如图1所示的五轴刀头中心轨迹线。虽然编程过程中采用的一个固定B轴角度，但是在处理程序NC代码时把B轴进行省略，默认它就是垂直于工作台的状态，但是编程的B轴摆角必须与刀具的实际摆角一致。
X'、Z'补偿值的计算：由于编程过程采用的刀头中心轨迹，那么在对刀过程也完全参照四轴方式进行补偿，工件坐标系对刀还是按照主轴中心进行计算，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Z轴向对刀按照Z'=L×Cosα进行补偿，如图2所示。
实施例二
如图3和图4所示，本实施例的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，所述四轴数控机床为卧式四轴加工中心，在四轴数控机床的主轴1上装配角度头2。能够实现四轴数控机床代替五轴数控机床，提高四轴、五轴数控机床的利用价值。
可供选择的，所述角度头2为可调角度头，能够按需求调整角度头的摆角，提高本发明的通用性。
可供选择的，在角度头2与主轴1上设有用于使角度头在主轴的圆周方向定位的定位机构。根据机加工作业的实际需求，当不需要使用角度头2时，此时将角度头2取下然后换上刀柄；而当需要再次使用角度头2；此时将刀柄取下然后换上角度头2；此时，得益于定位机构的设计，使得角度头2与主轴的圆周方向的位置能够保持不发生变动。
作为定位机构的第一种具体设计，可供选择的，在其中一实施例中，如图3和图4所示，所述定位机构包括设于角度头2上的定位销4，以及设于主轴1上对应于所述定位销4的定位孔5。
作为定位机构的第二种具体设计，可供选择的，在另一实施例中，所述定位机构包括设于主轴1上的定位销4，以及设于角度头2上对应于所述定位销4的定位孔5。
进一步的，在角度头2上装夹刀具3。
进一步的，所述刀具3为球头铣刀。
进一步的，角度头2的转动中心与刀具3的刀头中心的直线距离为L，使角度头的摆角为α，工件坐标系对刀时，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Y轴向对刀按照Y'=L×Cosα进行补偿。
采用本实施例的技术方案时，四轴数控机床为卧式四轴加工中心。其理论依据如下。
数控加工程序的设计原理：数控编程采用3+2编程方式（即X、Y、Z、A、B），主轴摆头为固定一个角度，不进行联动编程。数控代码按照编程的固定值进行计算补偿X'值与Y'值，采用刀头中心进行编程，那么其轨迹就形成了如图3所示的五轴刀头中心轨迹线。虽然编程过程中采用的一个固定B轴角度，但是在处理程序NC代码时把B轴进行省略，默认它就是垂直于工作台的状态，但是编程的B轴摆角必须与刀具的实际摆角一致。
X'、Y'补偿值的计算：由于编程过程采用的刀头中心轨迹，那么在对刀过程也完全参照四轴方式进行补偿，工件坐标系对刀还是按照主轴中心进行计算，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Y轴向对刀按照Y'=L×Cosα进行补偿，如图4所示。
综上所述，采用本发明的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，本发明的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，方法简单，容易实现，实用可靠，推广价值高，在四轴数控机床的主轴上装配了角度头，增加更多的精铣资源以此来缓解车间五轴精加工资源瓶颈，发挥五轴数控机床更大的利用价值。
本发明充分利用了现有的四轴数控机床，提高四轴机床的经济效益，能够加快叶片精铣型线产出效率，满足市场产品高质量、高要求、高效率、低成本运行模式。
采用本发明的技术方案时，在同行业中，利用四轴机床精铣部分叶片产品具有更好的价格优势。
本发明能够提高数控机床的使用价值，物尽其用，提高生产车间的生产效率，创造更多的价值。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (10)

1.一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：在四轴数控机床的主轴（1）上装配角度头（2）。
2.如权利要求1所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：所述角度头（2）为可调角度头。
3.如权利要求1所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：在角度头（2）与主轴（1）上设有用于使角度头在主轴的圆周方向定位的定位机构。
4.如权利要求3所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：所述定位机构包括设于角度头（2）上的定位销（4），以及设于主轴（1）上对应于所述定位销（4）的定位孔（5）。
5.如权利要求3所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：所述定位机构包括设于主轴（1）上的定位销（4），以及设于角度头（2）上对应于所述定位销（4）的定位孔（5）。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：在角度头（2）上装夹刀具（3）；作为优选，所述刀具（3）为球头铣刀。
7.如权利要求6所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：所述四轴数控机床为立式四轴加工中心。
8.如权利要求7所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：角度头（2）的转动中心与刀具（3）的刀头中心的直线距离为L，使角度头的摆角为α，工件坐标系对刀时，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Z轴向对刀按照Z'=L×Cosα进行补偿。
9.如权利要求6所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：所述四轴数控机床为卧式四轴加工中心。
10.如权利要求9所述的一种可使四轴数控机床代替五轴数控机床的方法，其特征在于：角度头（2）的转动中心与刀具（3）的刀头中心的直线距离为L，使角度头的摆角为α，工件坐标系对刀时，X轴向对刀按照X'=L×Sinα进行补偿，Y轴向对刀按照Y'=L×Cosα进行补偿。
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