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。
   五軸聯動數控是數控技術中難度較大、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。國際上把五軸聯動數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、工業的重要影響, 以及技術上的復雜性, 西方工業發達國家一直把五軸數控系統作為戰略物資實行出口許可證制度。
      與三軸聯動的數控加工相比, 從工藝和編程的角度來看, 對復雜曲面采用五軸數控加工有以下優點：
 （1）提高加工質量和效率
 （2）擴大工藝范圍
 （3）滿足復合化發展新方向
     但是五軸數控加工由于干涉和刀具在加工空間的位姿控制,其數控編程、數控系統和機床結構遠比三軸機床復雜得多。所以，五軸說起來容易，真實實現真的很難！另外要操作運用好真的更難！
     發展五軸數控技術的難點及阻力
     大家早已認識到五軸數控技術的優越性和重要性。但到目前為止, 五軸數控技術的應用仍然局限于少數資金雄厚的部門, 并且仍然存在尚未解決的難題。
     1.五軸數控編程抽象、操作困難
     這是每一個傳統數控編程人員都深感頭疼的問題。三軸機床只有直線坐標軸, 而五軸數控機床結構形式多樣;同一段NC 代碼可以在不同的三軸數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。數控編程除了直線運動之外, 還要協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, 數控編程極其抽象。
     2.對NC 插補控制器、伺服驅動系統要求十分嚴格

     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有很好的動態特性和較大的調速范圍。

     3.五軸數控的NC 程序校驗尤為重要
     要提高機械加工效率，迫切要求淘汰傳統的“試切法”校驗方式 。在五軸數控加工當中，NC 程序的校驗工作也變得十分重要， 因為通常采用五軸數控機床加工的工件價格十分昂貴， 而且碰撞是五軸數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進行綜合分析。
     4.刀具半徑補償
     在五軸聯動中, 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據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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