五轴联动数控技术加工案例研究.doc

五轴联动数控技术加工案例研究摘 要：随着时代的发展和社会经济的进步，如今机械制造技术日趋成熟，人们对产品提出了更高的要求，产品形状结构日趋多样，越来越精密；采用传统的制造技术无法获得较高的工作效率，并且加工质量也无法得到保证。针对这种问题，就可以应用多轴数控加工技术。本文以某轿车模型为例，分析了五轴联动数控技术的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。 关键词：五轴联动数控技术；加工案例；分析 如今在各个领域内的产品往往有着十分复杂的形状和结构，比如航空、航天产品等，这是由力学性能要求所决定的；另外，在民用产品方面，比如玩具、装饰品等，也有着十分怪异的形态，这是因为人们的需求逐渐趋向个性化，这样就可以在各个领域内有效应用多轴数控加工技术。相较于传统的加工技术，本技术有着很大的优势，装卡一次，就可以对复杂零件的多个表面进行加工，不仅可以拥有较高的精度，效率也很高。 1.多轴数控机床概述 五轴联动机床是多轴机床中非常有典型的代表，它可以对任意复杂曲面的零件进行加工。通过大力研究五轴联动机床的结构模型，可以对机床的运动原理深入理解，结合具体的机床情况，来对后处理程序进行科学的编制，以此来更好的对产品进行加工。 具体来讲，五轴联动机床的组成可以分为回转轴和平动轴，前者有两个，后者有三个。又可以将其分为三种形式，分别为刀具双摆动、工作台双旋转以及两者共同摆动和旋转，这种划分的依据是旋转轴具体结构的差异。定向轴指的是旋转轴法向矢量固定的轴，那么矢量会出现改变的轴就为变向轴。五轴机床可以进行刀具双摆动，那么对于大型零件的复杂曲面都可以进行加工，这样拥有的性能就比较的优良。 2.五轴加工的程序编制 相较于三轴加工，五轴加工具有一系列的不同，在过去三轴加工的条件下，工件坐标系中，有着固定的刀具轴线， 而在如今五轴加工的条件下，可以结合具体情况来改变刀具轴线。在控制刀具轴线的时候，需要保证加工质量，提高切削效率。那么，我们就可以了解到优化刀具姿态就是五轴加工的关键。一般有三种刀具轴线控制方式经常会被用到，分别是与加工表面平行、垂直以及倾斜。在五轴加工中，最经常用到的控制方法其实还是倾斜于加工表面，在一些特殊情况下，会用到与加工表面平行和垂直的方式。加工的曲面如果比较复杂，为了避免有刀具、工件以及夹具等干涉问题的出现，往往会对角度进行改变，并且对数控程序进行优化。 一般按照这样的步骤来编制五轴程序：一是结合模型来对切削策略进行定义，在多轴加工中，比较经常用到的方式是可变轴轮廓铣，将驱动点合理生成于驱动几何体上，然后沿着设定的矢量向零件模型上映射驱动点，这样刀位轨迹就可以自动生成。我们在对刀位轨迹生成质量进行判断时，主要依据的是刀位轨迹的长度来进行，同时，还需要将刀轴的方向变化情况充分纳入考虑范围。 二是刀轴控制方式：刀轴控制方式切削加工，相较于三轴固定轮廓铣，本方法可以自由控制刀具轴线矢量。可以结合具体情况来对驱动方法进行选择，不仅可以从面进行，还可以从点和线来进行，不管采用哪种驱动方法，都需要不能太过急促的改变刀具轴线，否则就会对切削载荷产生影响。 三是合理选择切削参数：在选择切削参数的时候，需要综合考虑，将加工系统中的每一个因素充分纳入考虑范围，其中，影响最大的方面是刀具和工件。首先要确定加工对象，对加工对象的大小以及工件形状等进行分析，然后依据选用的刀具，对切削参数等进行合理选择，比如刀具材料、直径等，之后还需要对其他的各种参数进行深入选择，比如机床转速、刀具切深等等。 3.五轴联动数控技术的加工案例 在本加工案例中，选择的是某种小轿车的汽车模型，经过一次装卡，加工全部完成。具体来讲，从这些方面来进行分析： 本小轿车的尺寸为450mm×290mm×220mm，加工曲面比较的复杂，将代木设置为加工材料。在本轿车模型的加工中，主要需要注意这些方面，首先是如何更好的控制五轴联动数控机床加工中的刀轴，如何保证那些非连续复杂曲面的加工精度；其次，采用合理方法来制作驱动曲面，生成五轴联动以及固定五轴的加工程序。在本次加工中，选用的是我国某公司自主研发和生产出来的五轴联动数控机床，本汽车模型有着较为复杂的加工曲面，还需要加工一些倒扣面，可以将五轴联动加工技术的特点充分体现出来。如果采用三轴数控机床，是无法满足使用需求的。在数控系统方面，依然选用我国某公司自主研发和生产的高档网络数控系统，可以非常有效的控制多轴联动机床。并且，选用的本网络数控技术对多轴联动加工的关键性控制技术也进行了改进，可以更好的扩展控制轴，系统对皮米插补功能以及其他的补偿功能也进行了改进；此外，本系统还具有其他的一系列功能，比如在加工过程中，可以对摆轴长度进行合理设定；可以进行前瞻控制；另外，本数控系统还结合了