五軸數控加工關鍵探討范文

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1五軸數控加工

五軸加工中的直線軸是確定的，即坐標軸XYZ，但是旋轉軸有三個（ABC），一般在加工時只選擇其中兩個即可。生產前將加工刀具安裝到特定位置后，仔細校驗以確保安裝的規范性，使五軸能充分發揮其作用，對多個曲面進行同時加工。在實際生產中，根據生產需要采用不同的加工模式。

1.1“3+2”軸加工模式。在機床加工中，旋轉軸的損耗遠遠大于直線軸，所以如何解決旋轉軸的損耗問題是生產工作中的重點。“3+2”模式的編程相對簡單，而且對旋轉軸的磨損較小，延長了機床使用壽命，所以是五軸加工中普遍使用的模式。在加工中先要建立坐標系，確定兩個旋轉軸的方向，之后3個直線軸聯動對零件加工。進行零件的斜面或者是底部打孔時可以使用短刀，以提高零件的加工效率。但這種模式仍然存在不足之處：由于加工時兩個旋轉軸的限制，不能進行360度的全面加工，導致加工界面不是光滑平整的，存在細小的瑕疵，不能實現對零件的精確加工。

1.2“4+1”軸加工模式。在加工類似回轉體的零件時，常采用“4+1”加工模式，即確定一個旋轉軸的角度，其他四個軸聯動進行加工。這種加工模式的局限性較大，不適用于所有的零件加工，但能夠避免零件經常被安裝，在一定程度上提高了生產效率，所以一直沿用至今。

1.3五軸聯動加工。五軸聯動加工是加工中最為精確的一種加工模式，將三個直線軸和兩個旋轉軸同時運動，并且在加工中能夠進行方向的調整，保證加工連續性和高效性，五軸聯動能很好的解決加工界面的層次問題，減少加工誤差，將界面打磨光滑、平整。在進行精準加工時經常采用這種模式以提高零件的質量，保證零件的精準度。

2五軸加工的關鍵技術

在五軸加工中不僅要有先進的五軸機床設備，還要有配套的編程軟件及完善的加工工藝。根據加工零件的具體需要，首先用CAD/CAM軟件對刀具的角度和加工方向進行設置，編譯相應的加工程序。然后進行程序調試，在計算機上進行仿真加工，檢驗刀具加工路徑是否符合實際加工要求，及時對程序進行修改，確保其科學、可靠。最后在機床設備上進行五軸加工。

2.1五軸機床。在三軸數控機床中只有三個旋轉軸，加工的零件較為簡單，精度不高。五軸機床不僅增加了兩個旋轉軸，且加強了對零件的精度控制。在加工前的軟件編譯中對算法進行反復推敲，在加工中能夠修正刀具的方向控制加工速度，加工后能對生產的零件進行質量控制。

2.1.1主軸速度。五軸機床的主軸轉速在20000r/min~50000r/min，既可以滿足零件的加工需要又能節約電力，減少設備損耗。對于精密度較高的零件，機床的主軸應具備更高的轉速，以控制較小刀具對零件的細微加工。

2.1.2驅動技術。五軸加工不僅實現了技術改革，而且能夠在加工中及時修改設備相關參數，改變主軸轉速和刀具行進方向，實施緊急制動，避免零件報廢產生經濟損失。在進行復雜曲面加工時需要不斷改變主軸的轉速和角度，使界面保持平整，對轉速進行精確控制能延長刀具的使用壽命。目前，國內外都在研究新型的電機以精簡機床設備內部結構，減少實際加工中能量的損耗，從而提高設備的穩定性，使其保持高效率的生產。

2.1.3控制技術。在進行實際加工中，要對運動中的5個軸進行嚴格控制，保證其在應有的軌跡上進行運動。加工程序要具備高效的運算速度和控制精度，及時發現生產中的錯誤，改變刀具行進方向，及時彌補刀具的不足。

2.2五軸加工工藝。根據加工情況不同五軸加工采用不同的工藝。按照生產零件精密度劃分，分成粗、精加工；按照刀具規格劃分，以減少換刀次數；按照加工部位劃分，進行先近后遠、先簡后繁、先平面后孔的加工。無論采用哪種加工工藝，加工前都要進行模擬實驗，檢驗所編譯的程序是否存在漏洞，避免實際加工中造成刀具損傷。

2.3五軸加工關鍵技術

2.3.1刀軸控制。在五軸加工中，需要對刀軸進行嚴格控制，經常改變軸的方向和加工速度，避免生產中造成刀具的碰撞，發生事故。

2.3.2試切加工。為了提高五軸機床的使用壽命，程序預先設計的參數比較小，之后反復調整，慢慢提高，逐步接近最大效率值，以運用到實際加工中。

2.3.3CAD/CAM軟件。要實現復雜曲面的五軸加工關鍵需要五軸CAD/CAM軟件來實現加工工藝。由于powermill軟件具有功能強大操作簡便等特點，在國內市場占有率正在逐年提高。軟件中的五軸加工策略很多，其中“曲面投影精加工”策略的加工范圍廣、生成的刀具路徑質量高效，特別適用于復雜曲面的加工，因此受到機械制造工藝師的青睞。

2.3.4刀路優化。在編制NC程序時，要避免刀軸不必要的、過度的擺動，防止因機床主軸或工作臺過于頻繁擺動造成機床損壞。在進行刀路優化時著重注意連接刀路的設置，生成多軸刀路后，需根據機床性能、零件特征，調整連接刀路參數，優化刀具路徑。

2.3.5仿真驗證。由于五軸設備貴重，加工程序量大，需要考慮的干涉、碰撞問題較多，所以實際加工前一定要先進行模擬加工。如今的CAM軟件基本只能進行程序驗證，很難仿真實際的工藝工裝等實際加工情境，所以在進行實際的五軸聯動加工前，建議編程人員使用專業的多軸數控仿真軟件（VERICUT）進行仿真加工，來驗證工藝及程序的安全性、可靠性，同時增強操作者和機床的安全保障。

3結語

本文對五軸加工中的關鍵技術進行了控制，以提高實際的生產效率。五軸加工大大的減少了零件的生產周期，提高了零件的質量和精密度，而且設備性能上遠遠優于三軸加工，是最新型的數控技術。在實際生產中，要不斷研究新型的加工工藝，加強對于主軸轉速、刀具等設備硬件的控制，還要對系統程序進行反復驗證，以確保生產的高效性。

作者：于瑩 單位：哈爾濱電機廠有限責任公司