球頭銑刀五軸銑削幾何運動關(guān)系圖

　　當然，五軸聯(lián)動銑削的數(shù)控編程比較復(fù)雜晶聂，對計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)的計算能力和速度要求更高齿雕，在需要機床各直線進給軸作大幅度補償運動的同時又要求避免發(fā)生干涉碰撞。因此在模具制造中顶恍，只能利用五軸聯(lián)動銑削的優(yōu)點加工一定范圍內(nèi)的工件赂相。

　　五軸聯(lián)動銑削可以令人滿意地用于加工下凹較淺的零件，例如一種商用車車頂襯里的壓鑄模蔼处。當數(shù)學(xué)描述復(fù)雜的工件表面可以采用銑刀側(cè)銑時晋挑，也能夠應(yīng)用五軸銑削加工。國外一家汽車制造配套廠家铭能，利用五軸銑削的走刀行程同時加工出活動組合模具的外形輪廓和壓邊圈蒲姥。但是，下凹深且局部形狀復(fù)雜的模具一般不能夠采用通常的五軸銑削加工欧陋，因為刀具可能會與工件發(fā)生干涉六泞。

　　限于技術(shù)發(fā)展當前的水平语但，五軸聯(lián)動切削機床2根旋轉(zhuǎn)軸的運動速度和加速度較低，導(dǎo)致五軸聯(lián)動銑削往往不能夠充分發(fā)揮高速切削機床的性能和威力急黎。此時扎狱，比較恰當?shù)恼壑蟹桨甘?+2軸加工，既保證工件輪廓上各點切削時幾何運動條件基本相同勃教，又使軌跡運動速度和加速度比較高淤击。實際運用中首先將工件輪廓劃分為不同區(qū)域，在各區(qū)域內(nèi)盡可能最優(yōu)地調(diào)整刀具的方位故源。隨后采用三軸聯(lián)動插補方式切削加工工件各區(qū)域輪廓污抬，雖然不能保證切削條件完全不變，但可以避免發(fā)生不利的情況例如刀具頭部中央?yún)⑴c切削绳军。

　　實踐經(jīng)驗表明印机，使用圓柱立銑刀五軸聯(lián)動銑削時走刀間距寬闊，對于所需要的人工后加工反而產(chǎn)生不良作用门驾，因為工件輪廓上指明后加工位置的凸峰彼此間隔也遠得多射赛，人工打磨后形成起伏不平表面的可能性增大，這在汽車覆蓋件模具是不允許的奶是。相比之下楣责，使用球頭刀具走刀間距小得多，產(chǎn)生的近似輪廓上很接近的凹槽低谷宋泊，能夠為人工打磨模具表面指明方位玻温。
　
　　模具工業(yè)對機床工業(yè)提出了特殊要求，其中一個突出的發(fā)展趨勢是五軸聯(lián)動機床湃改。統(tǒng)計數(shù)字顯示级闭，德國一些專門化機床生產(chǎn)廠家全部產(chǎn)品的50%～80%提供給模具制造廠家，其中有至少16%最多達到50%～60%的五軸聯(lián)動控制機床亚滑。甚至還有廠家批量生產(chǎn)和提供最多可以六軸插補的數(shù)控機床茄妇，主要用于加工斜面和孔。除此之外还做，仍然有相當比例的仿型銑床提供給模具制造廠家晨丸，不過數(shù)量逐年下降。通用機床生產(chǎn)廠家也有很高比例的產(chǎn)品提供給模具制造廠家裕甸，但主要用于加工制造中小模具云卤，如家用器具模具或玩具模具。其中五軸聯(lián)動機床的比例不高碳扯，僅占大約3%～5%城也。

　　機床的每一根運動軸都是一個誤差來源。五軸聯(lián)動機床上2根旋轉(zhuǎn)軸運動的出現(xiàn)，使得加工精度比三軸聯(lián)動機床較難達到指定數(shù)值计贰，但0.1mm數(shù)量級的模具制造精度不難達到钦睡。機床制造廠家認為，精度問題不是決定性的躁倒，并沒有阻擋投資生產(chǎn)五軸聯(lián)動機床這一發(fā)展趨勢荞怒。影響五軸聯(lián)動機床運動精度和速度的首要因素是控制系統(tǒng)的性能，然后是驅(qū)動系統(tǒng)的性能秧秉，以及機械設(shè)計的水平褐桌。

　　3 模具加工的自動控制

　　只有建立從產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)劃象迎、數(shù)控編程到銑削加工的全局觀念荧嵌，也即CAD/CAM技術(shù)集成一體，才能夠為五軸聯(lián)動銑削自由表面提供適宜的實現(xiàn)途徑砾淌。
擁有五軸聯(lián)動機床的模具制造廠家啦撮，對單單只采用CAM技術(shù)的做法提出了批評。在實踐中可以發(fā)現(xiàn)拇舀，汽車制造配套廠家有一小部分工作漱屁，是直接利用CAD數(shù)據(jù)經(jīng)由數(shù)控銑削完成狈报。而大部分的工件幾何數(shù)據(jù)株矩，還是由客戶以仿型樣件或設(shè)計模型的形式提供。不幾年前溺剖，汽車工業(yè)開始要求完全放棄使用樣件和模型來制造模具碱跃，盡管這一目標短時間內(nèi)不容易實現(xiàn)。

　　與仿型銑削平均加工精度為0.6mm相比鳖进，數(shù)控銑削加工精度較高园湘，可以控制在0.2mm以內(nèi)。淘汰仿型加工和模具涂色配刮葵斗，還可以防止產(chǎn)生累積誤差单墓。例如單是溫度的變化，就能夠在大的樣件上造成大于0.1mm的尺寸變動杂虐。再如當成品模型或其零件損壞后不可修復(fù)需要更換時返工，對連接表面的加工精度要求在5μm之內(nèi)，只能通過直接數(shù)控銑削獲得意沸。實際經(jīng)驗表明嫡纠，這樣生成的表面，需要的人工后加工工作量可以減少50%延赌。這些實在的優(yōu)點除盏，對于模具制造具有決定性意義。因此挫以，越來越多廠家完全直接應(yīng)用數(shù)字控制技術(shù)者蠕，來制造全部模具窃祝。

　　經(jīng)過努力開發(fā)，象三軸聯(lián)動數(shù)控一樣踱侣，在現(xiàn)代模具制造中五軸聯(lián)動NC系統(tǒng)也允許操作者通過控制臺旋鈕讓機床超速進給锌杀，以便盡可能提高刀具的移動速度。面對用戶的抱怨泻仙，即經(jīng)由CAD數(shù)據(jù)糕再、CAM處理器、NC處理器和后處理器正常生成NC加工程序時玉转，后繼編輯和補償所需的數(shù)據(jù)在機床控制系統(tǒng)中已經(jīng)不復(fù)存在突想，控制系統(tǒng)制造廠家正在改變方法，把全部CAD數(shù)據(jù)直接傳送到CNC系統(tǒng)中提供利用究抓。這樣一來侄侨，盡管NC加工程序中并未包含例如同切削點法向矢量有關(guān)的信息數(shù)據(jù)，NC系統(tǒng)仍然能夠進行三維的刀具補償肚微。此外气凫，還允許直接在機床旁方便地改變例如加工策略、刀路旭眼、使用的刀具市协、工件位置等工藝內(nèi)容。僅僅這一項技術(shù)改進料害，可以成倍提高數(shù)控加工整個過程的運行速度瞬芒。

　　針對NC編程語言影響過程運行的速度和精度的問題，有制造廠家把改進目標放到要讓NC系統(tǒng)能夠較為直接地處理曲面的CAD描述上掸栋，也即不經(jīng)過NC編程語言中間搭橋接吠。其結(jié)果，使NC系統(tǒng)處理程序塊的正常時間降低到2ms浑季，最短時間可達到0.5ms缕圣。這樣一來，NC系統(tǒng)的速度不再是瓶頸俩莽，需要拖帶沉重工件即汽車模具的進給驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)而變?yōu)楸∪醐h(huán)節(jié)旺坠。

　　由于CAD數(shù)據(jù)經(jīng)常存在缺陷或不完整，還有NC系統(tǒng)制造廠家便想方設(shè)法方便用戶介入CAM過程豹绪，去發(fā)現(xiàn)和修正不正確的數(shù)據(jù)价淌，但刀具補償還是由NC系統(tǒng)完成。此時除了補償刀具長度瞒津，還可以在狹小的公差范圍內(nèi)補償小的蝉衣、重磨的刀具的半徑，并且不需要改編刀路。以上這些制造廠家目前提供的NC系統(tǒng)病毡，都可以對五軸聯(lián)動銑削加工補償刀具長度和工件位置濒翻。

另外，對模具制造具有重要意義的速度預(yù)控制(前瞻)功能啦膜，已經(jīng)成為現(xiàn)代CNC系統(tǒng)的一個標準特征有送。這一功能的設(shè)立，可以使NC系統(tǒng)預(yù)先處理多個即將到來的程序塊僧家，以便進給加速度和刀路速度與被銑削的工件輪廓相適應(yīng)雀摘，不讓進給速度在每一程序塊終結(jié)時降低到零。在模具制造中常見的自由表面侦演，往往要求加工時密布中間插值點编喊，這時利用前瞻功能可以控制機床產(chǎn)生平滑的軌跡運動，同時保持很高的刀路速度左撤。有制造廠家進一步開發(fā)成功具有適應(yīng)前瞻功能的NC系統(tǒng)潭均，能夠在運行過程中作機床誤差補償。另一方面三二，由于需要的計算量太大号找，目前機床控制系統(tǒng)還不能夠通過在線計算發(fā)現(xiàn)加工干涉情況，需要在今后繼續(xù)努力改進会刀。

　　4 結(jié)束語

　　五軸聯(lián)動高速銑削加工技術(shù)在汽車模具制造中應(yīng)用日益廣泛泥碳，推動了汽車模具制造的發(fā)展。應(yīng)用五軸銑削加工需要注意到適用的工件形狀变跃、有利的加工方案和合適的刀具弥铸。只有通過綜合運用計算機輔助設(shè)計/計算機輔助制造技術(shù)骇幽，尤其需要努力加強機床計算機數(shù)控系統(tǒng)的功能瘪决，才能夠充分發(fā)揮五軸高速銑削加工的優(yōu)點而取得成效。

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