熠鈺帶您了解五軸加工的特點(diǎn)

來源：   時間：2020-11-20   

   五軸加工(5 Axis Machining)，顧名思義，數(shù)控機(jī)床加工的一種模式。采用X、Y、Z、A、B、C中任意5個坐標(biāo)的線性插補(bǔ)運(yùn)動，五軸加工所采用的機(jī)床通常稱為五軸機(jī)床或五軸加工中心。下面和熠鈺一起了解五軸加工的特點(diǎn)。
   五軸聯(lián)動數(shù)控是數(shù)控技術(shù)中難度較大、應(yīng)用范圍較廣的技術(shù), 它集計(jì)算機(jī)控制、高性能伺服驅(qū)動和精密加工技術(shù)于一體, 應(yīng)用于復(fù)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(shù)作為一個國家生產(chǎn)設(shè)備自動化技術(shù)水平的標(biāo)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(shù)上的復(fù)雜性, 西方工業(yè)發(fā)達(dá)國家一直把五軸數(shù)控系統(tǒng)作為戰(zhàn)略物資實(shí)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(fù)雜曲面采用五軸數(shù)控加工有以下優(yōu)點(diǎn)：
 （1）提高加工質(zhì)量和效率
 （2）擴(kuò)大工藝范圍
 （3）滿足復(fù)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(jī)床結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)比三軸機(jī)床復(fù)雜得多。所以，五軸說起來容易，真實(shí)實(shí)現(xiàn)真的很難！另外要操作運(yùn)用好真的更難！
     發(fā)展五軸數(shù)控技術(shù)的難點(diǎn)及阻力
     大家早已認(rèn)識到五軸數(shù)控技術(shù)的優(yōu)越性和重要性。但到目前為止, 五軸數(shù)控技術(shù)的應(yīng)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(jī)床只有直線坐標(biāo)軸, 而五軸數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)形式多樣;同一段NC 代碼可以在不同的三軸數(shù)控機(jī)床上獲得同樣的加工效果, 但某一種五軸機(jī)床的NC代碼卻不能適用于所有類型的五軸機(jī)床。數(shù)控編程除了直線運(yùn)動之外, 還要協(xié)調(diào)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的相關(guān)計(jì)算, 如旋轉(zhuǎn)角度行程檢驗(yàn)、非線性誤差校核、刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動計(jì)算等, 處理的信息量很大, 數(shù)控編程極其抽象。
     2.對NC 插補(bǔ)控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)要求十分嚴(yán)格

     五軸機(jī)床的運(yùn)動是五個坐標(biāo)軸運(yùn)動的合成。旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的加入, 不但加重了插補(bǔ)運(yùn)算的負(fù)擔(dān), 而且旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(yùn)算精度。五軸機(jī)床的運(yùn)動特性要求伺服驅(qū)動系統(tǒng)有很好的動態(tài)特性和較大的調(diào)速范圍。

     3.五軸數(shù)控的NC 程序校驗(yàn)尤為重要
     要提高機(jī)械加工效率，迫切要求淘汰傳統(tǒng)的“試切法”校驗(yàn)方式 。在五軸數(shù)控加工當(dāng)中，NC 程序的校驗(yàn)工作也變得十分重要， 因?yàn)橥ǔ２捎梦遢S數(shù)控機(jī)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(jī)床、夾具及其他加工范圍內(nèi)的設(shè)備相碰撞；機(jī)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(yù)測，校驗(yàn)程序必須對機(jī)床運(yùn)動學(xué)及控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析。
     4.刀具半徑補(bǔ)償
     在五軸聯(lián)動中, 刀具長度補(bǔ)償功能仍然有效, 而刀具半徑補(bǔ)償卻失效了。以圓柱銑刀進(jìn)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(bǔ)償,因?yàn)镮SO文件中沒有提供足夠的數(shù)據(jù)對刀具位置進(jìn)行重新計(jì)算，從而導(dǎo)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(zhuǎn)坐標(biāo)的引入, 五軸數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動學(xué)比三軸機(jī)床要復(fù)雜得多。和旋轉(zhuǎn)有關(guān)的一個問題是非線性誤差。非線性誤差應(yīng)歸屬于編程誤差, 可以通過縮小步距加以控制。在前置計(jì)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(jī)床程序后, 非線性誤差才有可能計(jì)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(jìn)行線性化處理, 但通常是在后置處理器中進(jìn)行線性化處理。旋轉(zhuǎn)軸引起的另一個問題是奇異性。如果奇異點(diǎn)處在旋轉(zhuǎn)軸的極限位置處, 則在奇異點(diǎn)附近若有很小振蕩都會導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸的180°翻轉(zhuǎn), 這種情況相當(dāng)危險。
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