铣削轮廓机构（Milling profile ）

铣削轮廓机构（Milling profile ）原理

铣削轮廓机构，在机械加工领域尤其是铣床加工中起着关键作用。以下是几种常见的铣削轮廓机构：

一、工作台进给式铣削轮廓机构

1. 工作原理
   • X - Y工作台联动：通过控制工作台在水平面内的两个相互垂直方向（X 轴和 Y 轴）的移动来实现铣削轮廓。电动机驱动滚珠丝杠或滑动丝杠，使工作台产生直线位移。数控系统根据预设的轮廓程序，向 X、Y 方向的驱动装置发送指令脉冲，控制工作台按指定的轨迹运动。
   • 两轴半联动：在某些简单的轮廓加工中，除了 X、Y 方向的工作台移动外，还可能有 Z 轴（垂直方向）的间歇进给运动。例如在铣削具有不同层次的二维轮廓零件时，Z 轴在特定阶段进行微调进给，配合 X、Y 轴的运动实现分层铣削。
2. 优点
   • 适用范围广：能加工各种平面轮廓形状，包括直线、圆弧、曲线等复杂的二维图形组合。对于批量生产中的中小型平面轮廓零件加工非常有效。
   • 操作相对简单：工作台的移动控制相对直观，易于编程和操作。尤其是在传统的普通铣床上加装数控系统实现工作台进给式轮廓加工时，对操作人员的技术水平要求相对较低。
3. 缺点
   • 精度受限于工作台结构：工作台及其传动部件的制造精度和装配精度会对轮廓加工精度产生影响。例如，工作台的丝杠螺母副存在间隙、导轨的磨损等都会导致轮廓加工误差。
   • 进给速度受一定限制：由于工作台本身的重量和惯性较大，在高速进给时可能会产生振动和跟踪误差，影响加工表面质量和轮廓精度。

二、主轴回转式铣削轮廓机构

1. 工作原理
   • 主轴摆动：通过机械或数控系统控制主轴绕特定的轴线（通常是垂直于工作台的轴线）进行摆动。在铣削过程中，主轴的摆动与工作台的移动相配合，使铣刀相对于工件形成所需的轮廓轨迹。
   • 多轴联动：在一些高级的加工中心上，采用多个主轴同时回转的方式，结合工作台的移动，实现复杂的空间轮廓加工。例如在五轴联动加工中，除了工作台的 X、Y、Z 三个方向的移动外，还有两个主轴的回转运动（A 轴和 C 轴），能够加工出各种复杂的曲面和立体轮廓。
2. 优点
   • 高精度复杂轮廓加工：能够实现高精度的复杂曲面和空间轮廓加工，如航空发动机叶片、模具型腔等特殊形状的零件。多轴联动可以精确控制铣刀的切削角度和位置，保证加工质量。
   • 减少装夹次数：对于一些需要在多个角度进行加工的零件，主轴回转式机构可以在一次装夹中完成多个面的加工，提高了加工效率和加工精度。
3. 缺点
   • 机构复杂成本高：主轴回转机构的结构设计、制造和装配难度大，需要高精度的轴承、回转驱动器等部件，成本较高。
   • 编程和操作难度大：多轴联动的编程和操作需要专业的技术人员进行，对操作人员的技能和经验要求高。编程时需要考虑更多的因素，如主轴的回转角度、转速与工作台移动的协调等。

三、靠模铣削轮廓机构

1. 工作原理
   • 利用靠模（模板或凸轮）来控制铣刀相对于工件的运动轨迹。靠模的形状与所需加工的轮廓形状相对应，在铣削过程中，铣刀沿着靠模的表面滑动，从而在工件上铣削出相同的轮廓。
   • 靠模可以安装在机床的工作台上或与主轴相连，通过机械传动装置使靠模上的轮廓形状传递给铣刀，实现轮廓加工。例如在成型铣削中，靠模的形状决定了铣刀的切削轨迹，从而加工出具有特定形状的零件。
2. 优点
   • 简单轮廓快速加工：对于一些形状简单、批量大的轮廓零件加工非常有效。靠模的制造相对简单，成本较低，且一旦制作好靠模，可以快速地进行轮廓加工，提高生产效率。
   • 重复精度高：只要靠模的精度得到保证，就可以反复使用靠模进行相同轮廓的加工，加工出的零件轮廓一致性好。
3. 缺点
   • 轮廓形状改变困难：靠模的形状一旦确定，很难进行修改。如果需要加工不同形状的轮廓零件，就需要更换相应的靠模，灵活性较差。
   • 不适合复杂轮廓加工：对于复杂的空间曲面和高精度轮廓加工，靠模铣削的精度和能力有限，无法满足要求。