五轴数控加工关键技术及运用实践研究

五轴数控加工关键技术及运用实践研究 摘 要五轴数控加工是一种高效的数控加工模式，能够加工复杂异性零件，从而提高零件的加工精度，同时其加工设备在当今生产企业中的应用也比较广泛，是机床数控领域中的顶尖加工设备。基于此，下文对五轴数控加工进行了概述，重点论述了五轴加工的关键技术以及实践应用。 关键词五轴数控加工；关键技术；加工工艺 中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）28-0199-01 引言 随着我国工业化水平的不断提升，数控机床成为了当今生产企业中的主流生产设备，且数控技术作为先进的生产技术，能够提高产品的生产精度以及效率。同时，五轴数控加工能够将一个国家的发展水平完美的展现出来，因此为了能够进一步提高五轴数控加工设备的生产效率以及质量，技术人员要熟练掌握其关键技术，并将其应用到生产实践中，从而推动我国生产行业的发展。 1五轴数控加工的概述 数控机床是当今现代化生产企业中的主要制造设备，数控技术是先进制造技术的关键技术，而数控加工技术也在不断地取代传统加工技术。五轴数控加工代表了数控机床的最高水平，反映了一个国家装备制造业的发展水平。目前，我国的数控装备虽然在诸多技术方面取得了很大的进步，同时五轴数控加工是指能够同时控制五个以上坐标轴联动的数控加工，其中包括三个直线运动轴、三个旋转运动轴，能够将五轴数控加工机床分为三个种类，即刀具双摆动、工作台回转与摆动、工作台回转与刀具摆动。其中，五轴数控加工设备中的直线轴是固定形式，即三维坐标轴（X，Y，Z）；旋转轴有三个，但通常只选择两个即可满足加工需求。在产品正式生产前，要将相关的刀具固定在相应的位置上，并对刀具的安装情况进行详细的检查，从而保证刀具发挥出其应有的作用，促进生产活动的顺利开展。如今，随着现代产品质量的提高，结构复杂产品的广泛应用，对数据设备的加工设备以及加工效率有了更高的要求，因此开展五轴加工技术的研究是十分有必要的。 2五轴数控加工关键技术分析 2.1刀轴控制 五轴数控加工过程中的刀具轨迹比较复杂以及抽象，为了能够加工出复杂异型零部件的曲面及空间，提高五轴数控加工的质量及效率，必须要加强刀轴的控制工作，同时还要考虑各运动轴的协调性，不同刀轴在加工中要改变加工速度以及加工方向。因此，在刀轴控制过程中，要做好五轴数控加工机床编程工作，并在正式生产前进行试验，从而实现刀轴控制，避免不同刀具间发生碰撞、干涉的问题。 2.2试运行加工 在五轴数控加工过程中，要做好试运行加工工作，逐渐提高生产强度，降低五轴数控加工机床的损耗程度，从而降低生产成本，提高五轴数控加工机床的使用寿命以及多轴加工的效率，为保证加工系统的刚性提供保障，另外当五轴设备的五个运动坐标轴都在运动时，其刚性要比三轴设备低，如果处理不好，就会对设备的性能和产品的加工精度产生直接的影响。 2.3优化刀具轴的运行路径 五轴数控加工设备在运行过程中，必须要有控制系统以及编程系统的支持。在编制NC程序的过程中，要避免刀轴在运行过程中不必要的、过度的摆动，从而防止因过度摆动对五轴数控加工机床造成损坏。同时，在进行刀轴运行线路优化的工作中，要加强对路径的设置，并且在多轴刀具路径编程完成后，需要根据生产材料特性、五轴数控加工机床性能，调整不同刀具的参数，从而提高五轴数控加工机床的生产效率与质量。 2.4CAD/CAM软件调试 五轴数控加工技术比较复杂，而要想在复杂曲面上开展五轴加工，就需要五轴CAD/CAM软件来实现加工工艺。随着数控机床行业的不断发展，其相关的操控软件也在不断的优化中，其中能够进行五轴编程的软件包括UG、Powermill等，而Powermill操控软件具有功能多、操作便捷等特点，在我国生产企业的应用范围在不断扩大，并且通过Powermi11软件控制五轴数控加工的策略有很多，其中“曲面投影精加工”加工策略具有生成道具质量高、加工范围广以及生产效率高等优势，在市场中的应用最为广泛，尤其适用于曲面材料加工，且所加工的产品也更符合现代消费者的需求。 2.5仿真验证技术 由于五轴数控加工设备的造价比较高、加工程序量大，在应用过程中要对刀具碰撞、干涉问题进行重点考虑，所以在实际加工之前要先进行模拟加工，开展实验工作。之前技术人员通常会采用CAM软件进行试验，但该软件只能开展程序验证，无法实现仿真加工。现阶段，在进行实际的五轴数控加工前，技术人员在方针验证工作中采用专业的多轴数控仿真软件，即VERICUT软件，该软件能够满足五轴数控机床仿真验证的加工需求。通过仿真验证加工软件，能极大地提高五轴数控加工过程的可靠性与安全性，同时增强操作人员和机床的安全保障。 3五轴数控加工机床的运用实践研究 3.1“3+2”轴加工模式 五轴数控加工设备中分别含有旋转轴和直线轴，而为了提高五轴数控加工设备的使用寿命，需要降低旋转轴在运行过程中的损耗速度。“3+2”轴加工是五轴加工中的常用模式，其编程工作相对简单，能够减少装夹次数，避免零件的安装误差，降低对旋转轴的损害，从而提高五轴数控加工设备的使用设备。因此，在进行“3+2”轴加工模式时，首先要构建一个三维坐标系，然后确定机床的旋转轴后再进行另加的定位加工。3.2“4+1”轴加工模式 “4+1”轴加工是指在进行五轴加工工作时，确定一个旋转轴的角度，剩下的三个直线轴加一个旋转运行轴可同时做联合运动，从而完成对零件的加工工作。同时，“4+1”轴加工模式理论上生产效率较慢，局限性也相对较大，不能适用于所有材料加工需求。但是，“4+1”轴加工模式能够避免生产材料反复安装问题，其比较适用于回转体材料加工。 3.3五轴联动加工 五轴联动加工是指五个运动轴同时运动对零件进行加工的一种模式，其能够提高机床的加工效率。在进行五轴联动加工时，可以对加工过程中的刀具轴线方向进行优化，改变刀轴的矢量方向，从而保证在整个刀具路径上可以保持最高效的切削模式。同时，五轴联动加工能从根本上解决加工层次问题，降低加工误差，提高零件表面质量，并且可以根据工艺要求，均匀地切除复杂曲面材料，从而控制工件的应力和热变化。 结束语 总而言之，随着数控加工向著高速、高效的方向发展，五轴数控加工设备在生产企业中得到了广泛的应用，并成为了机床数控领域中的顶尖加工设备，其能够简化工艺工装，降低因操作误差而对产品精度产生的影响，从而提高零件加工精度以及企业的竞争力。 参考文献 1李新勇，田苗苗，况鹏飞，王凡.基于UG的整体叶轮五轴数控仿真研究J.新技术新工艺，2012（12）：16-18. 2王文凯，黄杰，彭换新，周亚，张瞳.UG