简述五轴加工技术的应用

wanghoufu

　　当采用五轴加工时，必须考虑尽可能用最短的切削刀具完成整个模具的加工，从而获得良好的表面质量，避免返工，同时减少焊条的使用量，缩短EDM的加工时间。
　　成功的五轴加工应用不仅仅是买到五轴加工中心和某些五轴CAM软件就行了，加工中心必须适合加工模具，类似地，CAM软件不仅要具有五轴功能，而且必须具有适合模具加工的功能。
　　使用短的切削刀具是五轴加工的主要特征。短刀具会明显地降低刀具偏差，从而获得良好的表面质量，避免了返工，减少了焊条的使用量，缩短了EDM的加工时间。当考虑到五轴加工时，必须考虑利用五轴加工模具的目标是：尽可能用最短的切削工具完成整个工件的加工，也包括减少编程、装夹和加工时间却能得到更加完美的表面质量。
　　三轴和3+2轴加工
2 u# R2 M2 X7 C- L. ~) H) |4 `: h　　只要工件型腔不是很深(相对刀具直径而言)，三轴刀具路径(2、3、5)就足够了。如果工件型腔很深并有很窄的部位，使用纯粹的三轴刀具路径来完成整个精加工是不够的。在这种情况下，差的表面质量和较长的加工时间随之而来。图1是三轴刀具路径的情况，这里，最短的刀具都长度必须很长，以期在垂直的方向能够加工到工件的所有区域。

　　图1 三轴加工路径(图片由Sescoi提供)
　　采用较短的刀具时，主轴应倾斜，以保证工件的特殊区域也能被加工到。3+2轴加工通常被认为是设置一个对主轴的常量角度。复杂工件可能要求许多个倾斜视图以覆盖整个工件，但这样会导致刀具路径重叠，从而增加加工时间。
$ w0 Y* a3 L8 L( T　　另外，所有的倾斜视图也很难准确结合，因而手工打磨的工作量会增加，同时还极大地增多了进出动作，常常导致表面质量问题和更多的刀具运动。
　　最后，在这种方式下编程会产生相互干涉而且很费时，所有视图的总和也常常不能覆盖整个几何形状。图2示范了四个工件视图，但工件中心仍有一个区域未能覆盖到，这个区域仍需要一个额外的倾斜视图。
　　
$ X" U' o$ ^3 I) \0 _7 D) ^+ P8 ~图2 3+2轴刀具路径
$ n5 l' o3 _2 z. Z0 A; d! H1 A$ K　　为了克服3+2轴加工的缺点，五轴联动加工可能是一个更好的选择，更何况有些五轴机床还具有一些专门为模具工业设计的功能。五轴联动加工能协调三个直线轴和两个旋转轴使它们同时动作，解决了三轴和3+2轴加工的所有问题，刀具可以非常短，不会产生视图重叠现象，遗漏加工区域的可能性更小，加工可以连续进行而无须额外的导入导出(见图3)。
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图3 五轴刀具路径
　　五轴铣削机床
- K) @/ Z% h. v. q0 g8 p$ x　　五轴铣削机床具有多种不同的配置，比如：
　　□通过旋转工作台可使工件具有两个自由度自由旋转，这种情况下主轴只能沿轴向移动。
　　□主轴安装方式可提供两个自由度，使铣刀旋转，这种情况下工件不能移动。
　　□系统可以是以上两种情况的组合——一个旋转轴是旋转工作台，另一个旋转轴由主轴充当。
　　一般来说，购买三轴铣床时需考虑几个不同的特征，如马力、主轴转速、轴向进给率、工作范围和重量极限等。评估五轴机床时，除了这些，还必须考虑如下方面：重复定位精度、转速、角度极限、为五轴加工所选的铣床控制系统及其他任选项。
　　1、重复定位精度
' a: [* m# F+ l; t; y; W2 E　　重复定位性是指五轴机床具有的能返回同一点并保持矢量一致性的能力。对五轴机床的重复定位精度来说，不仅仅是轴向位置的精度，还有角度值。
文章关键词： 五轴加工   切削机床