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　　當(dāng)選用五軸加工時，要考量盡量用極短的研磨順利完成整座鑄件的加工，進(jìn)而贏得較好的耐酸性，防止出錯，與此同時增加銅焊的使用率，延長EDM的加工天數(shù)。

　　成功的五軸加工應(yīng)用領(lǐng)域　更為重要是買到五軸加工中心和某些五軸CAM軟件就行了，加工中心要適宜加工鑄件，類似地， CAM軟件不僅要具有五軸機(jī)能，而且要具有適宜鑄件加工的機(jī)能。

使用短的研磨是五軸加工的主要特點(diǎn)。短會明顯地降低偏差，進(jìn)而贏得較好的耐酸性，防止了出錯，增加了銅焊的使用率，延長了EDM的加工天數(shù)。當(dāng)考量到五軸加工時，要考量利用五軸加工鑄件的目標(biāo)是：盡量用極短的研磨工具順利完成整座鉆孔的加工，也包括增加程式設(shè)計(jì)、裝夾和加工天數(shù)卻能得到更加完美的耐酸性。

　　兩軸和3+2軸加工

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　　圖1 兩軸加工方向（圖片由Sescoi 提供更多）

　　選用較長的時，切入點(diǎn)應(yīng)下壓，以保證鉆孔的特殊地區(qū)也能被加工到。3+2軸加工通常被認(rèn)為是設(shè)置三個對切入點(diǎn)的常量視角。復(fù)雜鉆孔可能要求很多個下壓快照以全面覆蓋整座鉆孔，但這樣會引致方向重合，進(jìn)而增加加工天數(shù)。

另外，所有的下壓快照也很難準(zhǔn)確結(jié)合，因而手工雕琢的工作效率會增加，與此同時還極大地增多了進(jìn)出姿勢，經(jīng)常引致耐酸性問題和更多的運(yùn)動。

　　最后，在此種方式下程式設(shè)計(jì)會產(chǎn)生相互干涉而且很耗時，所有快照的總和也經(jīng)常無法全面覆蓋整座幾何形狀。圖2 示范了四個鉆孔快照，但鉆孔中心仍有三個地區(qū)未能全面覆蓋到，這個地區(qū)仍需要三個附加的下壓快照。

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　　圖2 3+2軸方向

為了克服3+2軸加工的缺點(diǎn)，五軸協(xié)同加工可能是三個更好的選擇，更何況有些五軸機(jī)床還具有一些專門為鑄件工業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)能。五軸協(xié)同加工能協(xié)調(diào)三個直線軸和三個轉(zhuǎn)動軸使它們與此同時姿勢，解決了兩軸和3+2軸加工的所有問題，能非常短，不會產(chǎn)生快照重合現(xiàn)象，遺漏加工地區(qū)的可能性更小，加工能連續(xù)進(jìn)行一般不能附加的引入導(dǎo)出(見圖3)。

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　　圖3 五軸方向

　　五軸銑床機(jī)床

五軸銑床機(jī)床具有多種的配置，比如：

　　□ 通過轉(zhuǎn)動滾珠軸承可使鉆孔具有三個分量自由轉(zhuǎn)動，此種情況下切入點(diǎn)只能沿徑向終端。

　　□ 切入點(diǎn)安裝方式可提供更多三個分量，使車床轉(zhuǎn)動，此種情況下鉆孔無法終端。

　　□ 系統(tǒng)能是以上兩種情況的組合—— 三個轉(zhuǎn)動軸是轉(zhuǎn)動滾珠軸承，另三個轉(zhuǎn)動軸由切入點(diǎn)充當(dāng)。

　　一般而言，購買兩軸銑床時需考量幾個不同的特點(diǎn)，如馬力、切入點(diǎn)轉(zhuǎn)速、徑向切削率、工作范圍和重量無限大等。評估五軸機(jī)床時，除了這些，還要考量如下方面：多次重復(fù)機(jī)能定位精度、轉(zhuǎn)速、視角無限大、為五軸加工所給的銑床控制系統(tǒng)及其他任選項(xiàng)。

　　1、多次重復(fù)機(jī)能定位精度

多次重復(fù)機(jī)能定位性是指五軸機(jī)床具有的能返回同一點(diǎn)并保持矢量一致性的能力。對五軸機(jī)床的多次重復(fù)機(jī)能定位精度而言，更為重要是徑向位置的精度，還有視角值。

　　2、轉(zhuǎn)速

　　轉(zhuǎn)速其實(shí)也意味著相對與鉆孔的轉(zhuǎn)動速度，這個值越快，機(jī)床研磨地也越快。很多老式五軸機(jī)床的轉(zhuǎn)速較慢，總之達(dá)不到高操控性加工的生產(chǎn)力要求。

　　轉(zhuǎn)速對加工鑄件而言是三個重要的因素。很多五軸銑床機(jī)床帶有三個C軸，隱式時繞Z軸轉(zhuǎn)動。如果用短銑床亂石鉆孔，要使通過A/B軸下壓并轉(zhuǎn)動C軸來繞鉆孔研磨，此種情況下，C軸的轉(zhuǎn)速操控性是獲得成功的關(guān)鍵。

　　3、視角無限大

　　視角無限大是銑床銑頭所允許的轉(zhuǎn)動視角的物理無限大，這些是以特殊機(jī)床的設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)的。假如需要銑頭下壓50°來使用極短的或者是研磨圓角，那么如果銑頭只具備30°的轉(zhuǎn)動無限大，那總之無法順利完成這次裝夾旋轉(zhuǎn)磁場下的加工任務(wù)了。

當(dāng)考量C軸時，視角極限顯得非常重要，很多五軸銑床機(jī)床C軸的視角運(yùn)動是不受限制的，總之也有很多是有限制的。

　　例如，銑床可能僅能實(shí)現(xiàn)+360 °和 -360°的轉(zhuǎn)動，假設(shè)使用可下壓的加工立壁，要沿著鉆孔加工軌跡一圈一圈地運(yùn)動。在這個例子中，主要的運(yùn)動是由C軸連續(xù)運(yùn)動產(chǎn)生的。假如有三個受限的C軸，那么它將要求機(jī)床以一定天數(shù)間隔來順利完成整座鉆孔的加工。

　　4、工作環(huán)境

　　程式設(shè)計(jì)者也許已經(jīng)對兩軸的工作環(huán)境比較熟悉了，但對五軸加工，程式設(shè)計(jì)者仍要重新考量其工作環(huán)境。當(dāng)鉆孔或切入點(diǎn)轉(zhuǎn)動時，實(shí)際的工作范圍會變小嗎？為了證實(shí)這個問題，能把普通車床裝夾在切入點(diǎn)上，測量一下立式方向上的工作范圍，以及下壓到最大值時的工作范圍。

不同的五軸機(jī)床使用不同的五軸控制器。某些控制器的最佳工作點(diǎn)是鉆孔裝夾的原點(diǎn)正好與轉(zhuǎn)動軸的交點(diǎn)重合時，某些控制器則以相反方向切削時操控性最佳。

　　很多帶有邏輯控制機(jī)能的五軸控制器能準(zhǔn)確地知道相對于鉆孔的原點(diǎn)在哪里，而與轉(zhuǎn)動多少次無關(guān)。此種機(jī)能經(jīng)常被稱為“轉(zhuǎn)動原點(diǎn)(RTCP)”。很多用戶發(fā)現(xiàn)先進(jìn)的RTCP機(jī)能使五軸應(yīng)用領(lǐng)域更為簡單。

　　五軸 CAM軟件

選用了五軸加工之后，3+2軸加工的問題也許并沒有完全得到解決，程式設(shè)計(jì)的問題轉(zhuǎn)化成了CAM系統(tǒng)的問題，振動控制也成了最重要的被考量事項(xiàng)。CAM系統(tǒng)僅僅發(fā)現(xiàn)鉆孔、、錐柄之間的振動是不夠的，它要還能自動消除這些振動，這樣，CAM 程式設(shè)計(jì)者就不需要手動調(diào)整上千萬個或者更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)的下壓視角了。另外，CAM系統(tǒng)的五軸自動程式設(shè)計(jì)可贏得最優(yōu)化的應(yīng)用領(lǐng)域，那就是極短的刀長（圖4）。

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　　圖4 直徑較小的正在銑床鉆孔角落里的剩余材料，這得益于五軸自動程式設(shè)計(jì)可贏得最優(yōu)化的結(jié)果，那就是極短的刀長

與特殊鉆孔如渦輪葉片、機(jī)翼面和推進(jìn)器的五軸機(jī)能不同，鑄件制造者沒有必要“垂直”研磨CAD文件中所示的所有面，他們只須簡單地轉(zhuǎn)動足夠的下壓角以自動消除、錐柄和鉆孔間的振動即可。圖5顯示了自動刀柄振動消除和較多形式的研磨方式的組合使五軸鑄件加工具有更高的效率和柔性。

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　　圖5 更為重要是簡單的錐柄振動檢查，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，自動刀柄振動消除和較多形式的研磨方式的組合使五軸鑄件加工具有更高的效率和柔性

當(dāng)評估用于加工鑄件的CAM軟件時，尤其是對于深腔鑄件加工，有很多因素需要考量，如五軸機(jī)能的柔性、五軸研磨方向的可靠性、易用性、五軸銑床機(jī)床的無限大、無法用五軸的情況等。

　　1、柔性

　　在五軸銑床策略中，柔性是需要考量的三個重要特點(diǎn)。如果用戶正在使用三個帶有多種策略的兩軸CAM軟件包，為什么還要考量使用幾個五軸策略呢？

　　三個能提供更多柔性的最新的途徑是，鑄件制造、沖壓工藝、應(yīng)用領(lǐng)域三個方面都使用能自動生成方向的CAM軟件模塊。簡單說來，這個模塊能自動地把兩軸研磨方向轉(zhuǎn)化為五軸加工的方向，使轉(zhuǎn)動的下壓角足以防止振動，這樣也帶來了更大的柔性，因?yàn)樗械膬奢S精加工方向都能轉(zhuǎn)化為五軸環(huán)境使用。

　　2、可靠性

五軸加工方向的可靠性非常重要，因?yàn)槲遢S中增加了三個轉(zhuǎn)動運(yùn)動，振動的可能性大大增加，因此振動檢測和防止措施要可靠，否則會引致昂貴設(shè)備的損壞。

　　3、易用性

　　易于使用和五軸程式設(shè)計(jì)曾經(jīng)被認(rèn)為是互相排斥的，五軸程式設(shè)計(jì)被認(rèn)為是難點(diǎn)、耗時且干涉情況很嚴(yán)重。但要想保持競爭力，觀念要轉(zhuǎn)變。如果在表面或?qū)嶓w鑄件加工中使用可自動生成方向的CAM軟件，那么創(chuàng)建五軸方向與創(chuàng)建兩軸方向一樣簡單，因?yàn)檫@樣的CAM軟件能進(jìn)行復(fù)雜深腔鑄件鉆孔的五軸程式設(shè)計(jì)，而且能防止振動。

　　4、五軸設(shè)備的限制

五軸設(shè)備的限制可影響到怎樣選擇鑄件的五軸加工。CAM軟件要能模擬具體的五軸設(shè)備并調(diào)整方向以防止運(yùn)動到轉(zhuǎn)動無限大。如果某一五軸設(shè)備在C軸有無限大，CAM軟件要能將間斷的姿勢置入方向，與此同時保持無振動的方向。

　　另外，很多五軸配置在其A/B軸上有不同的無限大，比如某種機(jī)床可在A軸-90°轉(zhuǎn)動，但正向上只允許+15°轉(zhuǎn)動，所以，能理解CAM軟件自動將該無限大考量在內(nèi)以防止在正向超限。

　　5、無法使用五軸的情況

　　有些情況不宜選用五軸方案，比如太短，或刀柄太大，使任何下壓角的旋轉(zhuǎn)磁場下都無法防止振動。CAM系統(tǒng)是否在此點(diǎn)停止？是否根本無法產(chǎn)生方向？是否顯示出了問題地區(qū)？

　　如果讓用戶承擔(dān)大量的試驗(yàn)和錯誤，或者重新計(jì)算整座方向，這勢必會對整座生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響。最好是CAM系統(tǒng)就能夠找出問題地區(qū)，可使用較長的、較長的刀柄或簡單地出這些點(diǎn)。

圖6顯示了一些標(biāo)記點(diǎn)的振動范圍，隨后這些振動能被自動消除（圖7），使鉆孔的大部分仍可用短研磨。

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　　圖 6 標(biāo)記點(diǎn)的振動被徑向運(yùn)動所替代

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　　圖7 使用自動防振裝置可產(chǎn)生同步五軸方向，以盡量短的完整地銑床鉆孔

　　結(jié)論

　　同步五軸方向可利用短加工整座鉆孔，一般不能用兩軸環(huán)境下要求的長。五軸加工能增加銅焊的使用率以及EDM加工的操作步驟。同步五軸加工可增加3+2軸加工存在的問題，比如創(chuàng)建多個下壓快照并合并所有下壓快照。

　　( 文章來源：互聯(lián)網(wǎng) )

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