當采用五軸加工時益涧，必須考慮盡可能用最短的切削刀具完成整個模具的加工锹杈，從而獲得良好的表面質量，避免返工摔寨，同時減少焊條的使用量去枷，縮短EDM的加工時間。

　　成功的五軸加工應用不僅僅是買到五軸加工中心和某些五軸CAM軟件就行了是复，加工中心必須適合加工模具删顶，類似地， CAM軟件不僅要具有五軸功能淑廊，而且必須具有適合模具加工的功能逗余。

　　使用短的切削刀具是五軸加工的主要特征。短刀具會明顯地降低刀具偏差季惩，從而獲得良好的表面質量录粱，避免了返工，減少了焊條的使用量画拾，縮短了EDM的加工時間啥繁。當考慮到五軸加工時，必須考慮利用五軸加工模具的目標是：盡可能用最短的切削工具完成整個工件的加工摊矮，也包括減少編程头熏、裝夾和加工時間卻能得到更加完美的表面質量。

三軸和3+2軸加工

　　只要工件型腔不是很深（相對刀具直徑而言）影偶，三軸刀具路徑（2转挽、3、5）就足夠了淀准。如果工件型腔很深并有很窄的部位售荆，使用純粹的三軸刀具路徑來完成整個精加工是不夠的。在這種情況下烁讨，差的表面質量和較長的加工時間隨之而來俭柒。圖1是三軸刀具路徑的情況，這里么养，最短的刀具都長度必須很長帅维，以期在垂直的方向能夠加工到工件的所有區(qū)域。

圖1 三軸加工路徑（圖片由Sescoi 提供）

　　采用較短的刀具時，主軸應傾斜溢傅，以保證工件的特殊區(qū)域也能被加工到绳匀。3+2軸加工通常被認為是設置一個對主軸的常量角度。復雜工件可能要求許多個傾斜視圖以覆蓋整個工件炸客，但這樣會導致刀具路徑重疊疾棵，從而增加加工時間。

　　另外痹仙，所有的傾斜視圖也很難準確結合是尔，因而手工打磨的工作量會增加，同時還極大地增多了進出動作开仰，常常導致表面質量問題和更多的刀具運動拟枚。

　　最后，在這種方式下編程會產生相互干涉而且很費時众弓，所有視圖的總和也常常不能覆蓋整個幾何形狀恩溅。圖2 示范了四個工件視圖，但工件中心仍有一個區(qū)域未能覆蓋到谓娃，這個區(qū)域仍需要一個額外的傾斜視圖脚乡。

圖2 3+2軸刀具路徑

　　為了克服3+2軸加工的缺點，五軸聯(lián)動加工可能是一個更好的選擇傻粘，更何況有些五軸機床還具有一些專門為模具工業(yè)設計的功能每窖。五軸聯(lián)動加工能協(xié)調三個直線軸和兩個旋轉軸使它們同時動作，解決了三軸和3+2軸加工的所有問題迹遏，刀具可以非常短菊蹬，不會產生視圖重疊現(xiàn)象，遺漏加工區(qū)域的可能性更小懒俊，加工可以連續(xù)進行而無須額外的導入導出(見圖3)掏谎。

圖3 五軸刀具路徑

五軸銑削機床

五軸銑削機床具有多種不同的配置，比如：

□ 通過旋轉工作臺可使工件具有兩個自由度自由旋轉钮瘪，這種情況下主軸只能沿軸向移動锄菊。

□ 主軸安裝方式可提供兩個自由度，使銑刀旋轉湿铃，這種情況下工件不能移動占犹。

□ 系統(tǒng)可以是以上兩種情況的組合—— 一個旋轉軸是旋轉工作臺，另一個旋轉軸由主軸充當碉办。

　　一般來說理币，購買三軸銑床時需考慮幾個不同的特征，如馬力虐干、主軸轉速聋亡、軸向進給率肘习、工作范圍和重量極限等。評估五軸機床時坡倔，除了這些漂佩，還必須考慮如下方面：重復定位精度、轉速罪塔、角度極限投蝉、為五軸加工所選的銑床控制系統(tǒng)及其他任選項。

1征堪、重復定位精度

　　重復定位性是指五軸機床具有的能返回同一點并保持矢量一致性的能力墓拜。對五軸機床的重復定位精度來說，不僅僅是軸向位置的精度请契，還有角度值。

2夏醉、轉速

　　轉速其實也意味著刀具相對與工件的旋轉速度爽锥，這個值越快，機床切削地也越快畔柔。許多老式五軸機床的轉速較慢匙杏，當然達不到高性能加工的生產力要求。

　　轉速對加工模具來說是一個重要的因素布橄。許多五軸銑削機床帶有一個C軸充陷，缺省時繞Z軸旋轉。如果用短刀具銑削深槽工件荠涂，必須使刀具通過A/B軸傾斜并旋轉C軸來繞工件切削徊儿，這種情況下，C軸的轉速性能是取得成功的關鍵裙靶。

3泼剩、角度極限

　　角度極限是銑床銑頭所允許的旋轉角度的物理極限，這些是以特殊機床的設計為基礎的犹喜。假如需要銑頭傾斜50°來使用最短的刀具或者是切削倒角瓜释，那么如果銑頭只具備30°的旋轉極限，那當然不能完成這次裝夾工況下的加工任務了阎敬。

　　當考慮C軸時险锻，角度極限顯得非常重要，許多五軸銑削機床C軸的角度運動是不受限制的魄帽，當然也有很多是有限制的现喳。

　　例如，銑削可能僅能實現(xiàn)+360 °和 -360°的旋轉撕捍，假設使用可傾斜的刀具加工立壁拿穴，刀具必須沿著工件加工軌跡一圈一圈地運動泣洞。在這個例子中，主要的運動是由C軸連續(xù)運動產生的默色。假如有一個受限的C軸球凰，那么它將要求機床以一定時間間隔來完成整個工件的加工。

4腿宰、工作環(huán)境

　　編程者也許已經對三軸的工作環(huán)境比較熟悉了呕诉，但對五軸加工，編程者仍必須重新考慮其工作環(huán)境吃度。當工件或主軸旋轉時甩挫，實際的工作范圍會變小嗎？為了證實這個問題椿每，可以把普通銑刀裝夾在主軸上伊者，測量一下刀具立式方向上的工作范圍，以及刀具傾斜到最大值時的工作范圍砂腰。

　　不同的五軸機床使用不同的五軸控制器托津。某些控制器的最佳工作點是工件裝夾的原點正好與旋轉軸的交點重合時，某些控制器則以相反方向進給時性能最佳潘娄。

　　許多帶有邏輯控制功能的五軸控制器能準確地知道相對于工件的刀具原點在哪里嚎姨，而與旋轉多少次無關。這種功能常常被稱為“旋轉刀具原點(RTCP)”持拐。很多用戶發(fā)現(xiàn)先進的RTCP功能使五軸應用更為簡單勘职。

五軸 CAM軟件

　　采用了五軸加工之后，3+2軸加工的問題也許并沒有完全得到解決啰哪，編程的問題轉化成了CAM系統(tǒng)的問題略菜，振動控制也成了最重要的被考慮事項。CAM系統(tǒng)僅僅發(fā)現(xiàn)工件侵宝、刀具药呜、錐柄之間的振動是不夠的，它必須還能自動消除這些振動攘默，這樣访僚，CAM 編程者就不需要手動調整上千萬個或者更多的數據點的傾斜角度了。另外玲销，CAM系統(tǒng)的五軸自動編程可獲得最優(yōu)化的刀具應用输拇，那就是最短的刀長（圖4）。

圖4 直徑較小的刀具正在銑削工件角落里的剩余材料贤斜，這得益于
五軸自動編程可獲得最優(yōu)化的結果策吠，那就是最短的刀長

　　與特殊工件如渦輪葉片、機翼面和推進器的五軸功能不同瘩绒，模具制造者沒有必要“垂直”切削CAD文件中所示的所有面猴抹，他們只須簡單地旋轉足夠的傾斜角以自動消除刀具带族、錐柄和工件間的振動即可。圖5顯示了自動刀柄振動消除和較多形式的切削方式的組合使五軸模具加工具有更高的效率和柔性蟀给。

圖5 不僅僅是簡單的錐柄振動檢查蝙砌，自動刀柄振動消除對于深腔件的加工非常需要，
尤其是高效加工跋理，自動刀柄振動消除和較多形式的切削方式的組合使五軸模具加工具有更高的效率和柔性

　　當評估用于加工模具的CAM軟件時择克，尤其是對于深腔模具加工，有許多因素需要考慮前普，如五軸功能的柔性肚邢、五軸切削路徑的可靠性、易用性麦荸、五軸銑削機床的極限苛每、不能用五軸的情況等。

1喷融、柔性

　　在五軸銑削策略中蒋巡，柔性是需要考慮的一個重要特征。如果用戶正在使用一個帶有多種策略的三軸CAM軟件包可剪，為什么還要考慮使用幾個五軸策略呢？

　　一個可以提供柔性的最新的途徑是功抠，模具制造登翩、沖壓工藝、刀具應用三個方面都使用能自動生成刀具路徑的CAM軟件模塊耘昙。簡單說來沈路，這個模塊能自動地把三軸切削路徑轉化為五軸加工的路徑，使旋轉刀具的傾斜角足以避免振動谓墨，這樣也帶來了更大的柔性加六，因為所有的三軸精加工路徑都可以轉化為五軸環(huán)境使用。

2怒见、可靠性

　　五軸加工刀具路徑的可靠性非常重要俗慈，因為五軸中增加了兩個旋轉運動，振動的可能性大大增加遣耍，因此振動檢測和避免措施必須可靠闺阱，否則會導致昂貴設備的損壞。

3舵变、易用性

　　易于使用和五軸編程曾經被認為是互相排斥的酣溃，五軸編程被認為是難點、費時且干涉情況很嚴重纪隙。但要想保持競爭力赊豌，觀念必須轉變扛或。如果在表面或實體模具加工中使用可自動生成刀具路徑的CAM軟件，那么創(chuàng)建五軸刀具路徑與創(chuàng)建三軸刀具路徑一樣簡單碘饼，因為這樣的CAM軟件可以進行復雜深腔模具工件的五軸編程熙兔，而且可以避免振動。

4派昧、五軸設備的限制

　　五軸設備的限制可影響到怎樣選擇模具的五軸加工惯慎。CAM軟件必須能模擬具體的五軸設備并調整刀具路徑以避免運動到旋轉極限。如果某一五軸設備在C軸有極限酬苇，CAM軟件必須能將間斷的動作置入刀具路徑灯忙，同時保持無振動的刀具路徑。
另外蚤件，許多五軸配置在其A/B軸上有不同的極限欢兑，比如某種機床可在A軸-90°旋轉，但正向上只允許+15°旋轉完株，所以置凤，可以理解CAM軟件自動將該極限考慮在內以避免在正向超限。

5颁殃、不能使用五軸的情況

　　有些情況不宜采用五軸方案辐杜，比如刀具太短，或刀柄太大显钙，使任何傾斜角的工況下都不能避免振動拿杉。CAM系統(tǒng)是否在此點停止？是否根本不能產生刀具路徑绑雄？是否顯示出了問題區(qū)域展辞？

　　如果讓用戶承擔大量的試驗和錯誤，或者重新計算整個刀具路徑万牺，這勢必會對整個生產產生不利影響罗珍。最好是CAM系統(tǒng)就能夠找出問題區(qū)域，可使用較長的刀具脚粟、較短的刀柄或簡單地編輯出這些點覆旱。

圖6顯示了一些標記點的振動范圍，隨后這些振動可以被自動消除（圖7）核无，使工件的大部分仍可用短刀具切削通殃。

圖 6 標記點的振動被徑向運動所替代

圖7 使用刀具自動防振裝置可產生同步五軸刀具路徑，以盡可能短的刀具完整地銑削工件

結論

         同步五軸刀具路徑可利用短刀具加工整個工件厕宗，而無須用三軸環(huán)境下要求的長刀具画舌。五軸加工能減少焊條的使用量以及EDM加工的操作步驟。同步五軸加工可減少3+2軸加工存在的問題已慢，比如創(chuàng)建多個傾斜視圖并合并所有傾斜視圖曲聂。

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