五軸加工優(yōu)化辦法

　　使用五軸加工可以從幾個(gè)方面提供諸多益處。通過(guò)分析設(shè)備、工藝和裝夾，尤其是切削刀具和切削作用，就能從中而受益。

　　除了通過(guò)全五軸加工才能完成某些特征外，也可選擇性地簡(jiǎn)化利用五軸的加工工藝。其中包括使用三加二軸，或有時(shí)僅使用三軸，尤其是對(duì)于各種粗加工、半精加工和修銑工序。

　　盡管有些零件特征具有雙曲線輪廓，并且會(huì)同時(shí)沿著五軸運(yùn)動(dòng)，但使用正確的刀具再保持適當(dāng)?shù)暮愣ǔ缘读�，就能高效地加工出幾乎任何曲度�?

　　使用五軸加工的主要好處

　　顯而易見(jiàn)是能夠高效地獲得復(fù)雜的三維（雙面）零件特征，不僅精度高，而且表面質(zhì)量極佳。一般僅需一次裝夾和最少的切削工序，切削時(shí)間大為縮短，刀具懸伸始終保持盡可能地短。此外，往往也會(huì)提高金屬去除率，并且刀具碰撞風(fēng)險(xiǎn)可控。對(duì)五軸加工、聯(lián)動(dòng)加工以及三加二軸加工而言，切削刀具和工藝選擇是獲得成功結(jié)果的關(guān)鍵因素。與三加二軸加工相比，聯(lián)動(dòng)加工時(shí)的工藝選擇更為重要，因?yàn)榍罢咛魬?zhàn)性較低，可以當(dāng)作三軸工序看待。
五軸CNC加工基于機(jī)床在五個(gè)軸上運(yùn)動(dòng)而生成3D零件形狀的能力。而且，真正的五軸聯(lián)動(dòng)加工指的是除了能夠沿著旋轉(zhuǎn)軸定位刀具外，切削時(shí)刀具還能順著這些軸進(jìn)給。其必然結(jié)果是使得機(jī)床一次裝夾就能形成復(fù)雜的零件形狀。除三個(gè)基本軸（x、y和z）之外，還包括兩個(gè)附加軸（b和c，或者有時(shí)為a和c，具體取決于機(jī)床配置），切削時(shí)繞著z軸和繞著y軸（或x和y）旋轉(zhuǎn)。當(dāng)機(jī)床主軸或工作臺(tái)以某一角度固定，并且在三軸模式下進(jìn)行加工時(shí)，即為三加二軸加工。從機(jī)床的角度來(lái)看，有多種方法可以獲得五軸加工：五軸加工中心、傾斜工作臺(tái)布置或通過(guò)主軸頭附件。

　　旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)生在零件表面上的紋路是主要的考慮因素。為此，切入角和刀具傾斜角度通過(guò)CAD-CAM程序?qū)崿F(xiàn)，并且應(yīng)在設(shè)計(jì)裝夾方式時(shí)予以考慮。不僅切削刃的主偏角，而且刀具吃刀量和后角大小都會(huì)產(chǎn)生影響，以至于避免背切現(xiàn)象，切入角可根據(jù)刀具中心線和進(jìn)給方向上刀具接觸點(diǎn)處垂直于工件表面的垂線之間的夾角測(cè)得。在許多情況下，該值會(huì)保持恒定，且與所用刀具的推薦值相符，但如果CAM允許，也可通過(guò)編程予以改變。利用固定的切入角，刀具即可在整個(gè)進(jìn)給方向上相對(duì)于零件表面以預(yù)定角度傾斜。該切入角基于表面上最小的內(nèi)半徑和刀具的有效直徑。

[$page]　　刀具的傾角基于垂直于進(jìn)給方向的平面，因此比照切入角，可根據(jù)刀具中心線和切口處垂直于表面的垂線測(cè)得。各點(diǎn)上恒定的切入角對(duì)于生成曲面和凹入的零件表面而言至關(guān)重要，盡管點(diǎn)銑會(huì)耗費(fèi)更多的切削時(shí)間并可能縮短刀具壽命，但它卻是獲得凹表面和雙曲面的安全方式。刀具在其圓角半徑處與工件始終保持接觸（接觸點(diǎn)的位置根據(jù)具體曲面沿著刀具圓角半徑變化），經(jīng)過(guò)連續(xù)走刀即可生成3維表面。采用立銑刀進(jìn)行點(diǎn)銑適用于粗加工、半精加工以及精加工工序。

　　旋轉(zhuǎn)刀具產(chǎn)生在零件表面上的紋路是主要的考慮因素。為此，切入角和刀具傾斜角度通過(guò)CAD-CAM程序?qū)崿F(xiàn)，并且應(yīng)在設(shè)計(jì)裝夾方式時(shí)予以考慮。不僅切削刃的主偏角，而且刀具吃刀量和后角大小都會(huì)產(chǎn)生影響，以至于避免背切現(xiàn)象，切入角可根據(jù)刀具中心線和進(jìn)給方向上刀具接觸點(diǎn)處垂直于工件表面的垂線之間的夾角測(cè)得。在許多情況下，該值會(huì)保持恒定，且與所用刀具的推薦值相符，但如果CAM允許，也可通過(guò)編程予以改變。利用固定的切入角，刀具即可在整個(gè)進(jìn)給方向上相對(duì)于零件表面以預(yù)定角度傾斜。該切入角基于表面上最小的內(nèi)半徑和刀具的有效直徑。

　　刀具的傾角基于垂直于進(jìn)給方向的平面，因此比照切入角，可根據(jù)刀具中心線和切口處垂直于表面的垂線測(cè)得。各點(diǎn)上恒定的切入角對(duì)于生成曲面和凹入的零件表面而言至關(guān)重要，盡管點(diǎn)銑會(huì)耗費(fèi)更多的切削時(shí)間并可能縮短刀具壽命，但它卻是獲得凹表面和雙曲面的安全方式。刀具在其圓角半徑處與工件始終保持接觸（接觸點(diǎn)的位置根據(jù)具體曲面沿著刀具圓角半徑變化），經(jīng)過(guò)連續(xù)走刀即可生成3維表面。采用立銑刀進(jìn)行點(diǎn)銑適用于粗加工、半精加工以及精加工工序。

　　側(cè)銑

　　更為高效，與點(diǎn)銑相比，其切削時(shí)間更短，但在某些方面更受限制。它最適合于半精加工和精加工工序，但僅局限于單曲面和凸表面。顧名思義，側(cè)銑就是主要用刀具的側(cè)面進(jìn)行切削，并且刀具半徑（如果含有）僅生成零件圓角半徑。由于采用更大的刀具/零件接觸面積，對(duì)功率、扭矩、穩(wěn)定性、排屑和機(jī)器運(yùn)行能力均有更高要求。

　　五軸加工時(shí)的刀具選擇部分取決于所應(yīng)用的具體銑削方式（點(diǎn)銑或側(cè)銑）。側(cè)銑要求刀具擁有足夠長(zhǎng)的徑向切削刃，例如整體硬質(zhì)合金立銑刀或可換頭銑刀。這些銑刀可以為直型或圓錐形，并具有各種圓角半徑。有多種技術(shù)可用于側(cè)銑：擺線銑、切片銑或仿形銑削。錐形球頭立銑刀與球頭立銑刀相比，穩(wěn)定性更高，后者要求較小的配合半徑。

[$page]　　擺線銑削（三軸粗加工技術(shù)）時(shí)，刀具以連續(xù)螺旋的刀具路徑進(jìn)行切削，在受限空間中從徑向進(jìn)給，具有很高的材料去除率。每次切削時(shí)刀具不斷向外運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而形成凹槽或輪廓。由于徑向切深較小，因此可以使用更大的切削深度并且產(chǎn)生相對(duì)較小的切削力。切片（三軸半粗加工/精加工技術(shù)）與零件圓角加工類似，通常需要高速動(dòng)態(tài)剛性好的機(jī)床。此外，切削時(shí)會(huì)以小徑向切深進(jìn)行多次走刀，這樣對(duì)于大圓角就能應(yīng)用更大的軸向切深。仿形銑削可以是僅使用側(cè)面的2D切削工藝，或者為刀具半徑形成底面的3D切削工藝。仿形銑削也要求高速動(dòng)態(tài)剛性好的機(jī)床和極高的穩(wěn)定性。

　　對(duì)于點(diǎn)銑

　　存在許多刀具選擇，具體取決于零件特征和表面質(zhì)量要求。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于較大的開(kāi)放曲面，首選為圓刀片銑刀或球頭銑刀。對(duì)于型腔，有著大刀具懸伸的錐形球頭銑刀往往是最佳選擇，其中在需要刀具可達(dá)性時(shí)，模塊化刀具系統(tǒng)所提供的縮徑接桿可確保最大穩(wěn)定性。

　　適合粗加工的刀具應(yīng)用與機(jī)床能力和零件表面要求有關(guān)，較大的有效刀具直徑或許能夠在三軸加工時(shí)應(yīng)用。半精加工時(shí)，刀具路徑策略應(yīng)效仿精加工策略，通常在五軸加工（有時(shí)使用三軸）時(shí)能最高效地獲得最佳加工結(jié)果。其目標(biāo)應(yīng)是為精加工工序留出均勻的加工余量。

　　對(duì)于精加工，刀具選擇取決于所需要的表面質(zhì)量和精度水平，其中通過(guò)使用不同類型的刀具（具體與零件特征和光潔度有關(guān)），即可對(duì)聯(lián)動(dòng)五軸加工進(jìn)行優(yōu)化。圓刀片銑刀使用得更為普遍，球頭銑刀適用于在成形和可達(dá)性方面要求更為苛刻的切削，