熠鈺帶您了解五軸加工的特點

來源：   時間：2020-11-20   

   五軸加工(5 Axis Machining)，顧名思義，數(shù)控機床加工的一種模式。采用X、Y、Z、A、B、C中任意5個坐標的線性插補運動，五軸加工所采用的機床通常稱為五軸機床或五軸加工中心。下面和熠鈺一起了解五軸加工的特點。
   五軸聯(lián)動數(shù)控是數(shù)控技術中難度較大、應用范圍較廣的技術, 它集計算機控制、高性能伺服驅動和精密加工技術于一體, 應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。國際上把五軸聯(lián)動數(shù)控技術作為一個國家生產設備自動化技術水平的標志。由于其特殊的地位,特別是對于航空、航天、工業(yè)的重要影響, 以及技術上的復雜性, 西方工業(yè)發(fā)達國家一直把五軸數(shù)控系統(tǒng)作為戰(zhàn)略物資實行出口許可證制度。
      與三軸聯(lián)動的數(shù)控加工相比, 從工藝和編程的角度來看, 對復雜曲面采用五軸數(shù)控加工有以下優(yōu)點：
 （1）提高加工質量和效率
 （2）擴大工藝范圍
 （3）滿足復合化發(fā)展新方向
     但是五軸數(shù)控加工由于干涉和刀具在加工空間的位姿控制,其數(shù)控編程、數(shù)控系統(tǒng)和機床結構遠比三軸機床復雜得多。所以，五軸說起來容易，真實實現(xiàn)真的很難！另外要操作運用好真的更難！
     發(fā)展五軸數(shù)控技術的難點及阻力
     大家早已認識到五軸數(shù)控技術的優(yōu)越性和重要性。但到目前為止, 五軸數(shù)控技術的應用仍然局限于少數(shù)資金雄厚的部門, 并且仍然存在尚未解決的難題。
     1.五軸數(shù)控編程抽象、操作困難
     這是每一個傳統(tǒng)數(shù)控編程人員都深感頭疼的問題。三軸機床只有直線坐標軸, 而五軸數(shù)控機床結構形式多樣;同一段NC 代碼可以在不同的三軸數(shù)控機床上獲得同樣的加工效果, 但某一種五軸機床的NC代碼卻不能適用于所有類型的五軸機床。數(shù)控編程除了直線運動之外, 還要協(xié)調旋轉運動的相關計算, 如旋轉角度行程檢驗、非線性誤差校核、刀具旋轉運動計算等, 處理的信息量很大, 數(shù)控編程極其抽象。
     2.對NC 插補控制器、伺服驅動系統(tǒng)要求十分嚴格

     五軸機床的運動是五個坐標軸運動的合成。旋轉坐標的加入, 不但加重了插補運算的負擔, 而且旋轉坐標的微小誤差就會大幅度降低加工精度。因此要求控制器有更高的運算精度。五軸機床的運動特性要求伺服驅動系統(tǒng)有很好的動態(tài)特性和較大的調速范圍。

     3.五軸數(shù)控的NC 程序校驗尤為重要
     要提高機械加工效率，迫切要求淘汰傳統(tǒng)的“試切法”校驗方式 。在五軸數(shù)控加工當中，NC 程序的校驗工作也變得十分重要， 因為通常采用五軸數(shù)控機床加工的工件價格十分昂貴， 而且碰撞是五軸數(shù)控加工中的常見問題：刀具切入工件；刀具以極高的速度碰撞到工件；刀具和機床、夾具及其他加工范圍內的設備相碰撞；機床上的移動件和固定件或工件相碰撞。五軸數(shù)控中，碰撞很難預測，校驗程序必須對機床運動學及控制系統(tǒng)進行綜合分析。
     4.刀具半徑補償
     在五軸聯(lián)動中, 刀具長度補償功能仍然有效, 而刀具半徑補償卻失效了。以圓柱銑刀進行接觸成形銑削時, 需要對不同直徑的刀具編制不同的程序。目前流行的CNC 系統(tǒng)均無法完成刀具半徑補償,因為ISO文件中沒有提供足夠的數(shù)據(jù)對刀具位置進行重新計算，從而導致整個加工過程效率十分低下。
     5.非線性誤差和奇異性問題
    由于旋轉坐標的引入, 五軸數(shù)控機床的運動學比三軸機床要復雜得多。和旋轉有關的一個問題是非線性誤差。非線性誤差應歸屬于編程誤差, 可以通過縮小步距加以控制。在前置計算階段, 編程者無法得知非線性誤差的大小, 只有通過后置處理器生成機床程序后, 非線性誤差才有可能計算出來。刀具軌跡線性化可以解決這個問題。有些控制系統(tǒng)能夠在加工的同時對刀具軌跡進行線性化處理, 但通常是在后置處理器中進行線性化處理。旋轉軸引起的另一個問題是奇異性。如果奇異點處在旋轉軸的極限位置處, 則在奇異點附近若有很小振蕩都會導致旋轉軸的180°翻轉, 這種情況相當危險。
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