异形体的五轴数控加工

随着航空航天、兵器、船舶、汽车等机械制造行业的快速发展，产品零部件的结构日益复杂和精密。 普通的三轴数控加工中心已不能满足加工需要。 五轴数控加工中心的出现，适应了产品生产的要求，成为了不成功的。
机械制造技术的发展和普及方向。 针对带倒扣面的异形零件（见图1），双转台五轴联动数控加工中心可一次装夹完成所有工序的加工，解决了曲面零件无法完成的问题三轴数控机床。 加工。

1 零件加工分析

从图1可以看出，异形体部分主要由U形倒杯体、底座和过渡面组成， 加工材料 是 45 钢。 结构看似简单，但由于有底切面，零件无法用三轴数控机床加工。 五轴联动数控加工中心在X、Y、Z三个直线轴的基础上增加了两个回转轴，可以控制刀具的轴线方向与加工表面的法线方向相应变化，使可加工复杂曲面或三轴不能完全加工的曲面。 因此，异形零件需要使用五轴联动数控加工中心进行加工。

2 零件的参数化建模

图2 异形车身零件3D模型使用CAXA Manufacturing Engineer 2011软件对零件进行几何建模[2]

• (1)使用放样命令生成U形倒杯；
  
• (2)底座采用拉伸加料而成；
  
• (3)使用transition命令生成一个完整的异形体模型（见图2）。

3 加工策略规划零件的粗加工。

为提高加工效率，应首先采用定轴功能和分层切削，用平底立铣刀对毛坯进行粗加工，以保证在最短的时间内去除大面积的加工余量。

半成品。 利用五轴联动功能，采用适应加工面几何特征的刀具轨迹对不同面进行半精加工，确保去除粗加工后的大余量，使每个加工面保留适当的余量和均匀的精加工余量。 整理。 为了保证零件加工的精度、表面质量和效率，最后利用五轴联动功能，用球头铣刀精加工不同的表面。

4 刀具路径生成

刀具轨迹的生成是实现曲面数控加工的关键环节。 合理的刀具轨迹不仅能提高曲面加工的质量和效率，还能充分发挥数控机床的加工能力[3-6]

在精加工过程中，用8球头铣刀和五轴侧铣对U形倒杯体倒面和底座上表面进行加工，得到U形倒杯体杯表面用8 球头铣刀加工。 的轮廓 轴 细加

在这种异形体加工中，粗加工采用3轴平面区域粗加工，毛坯用8平底立铣刀分层加工。 平面区域粗加工可以有效去除大的余量，为半精加工创造条件。 . 刀具轨迹如图3所示。在半精加工过程中，U形杯体底切面和底座上表面采用8球头铣刀，采用3轴生成轨迹和转为五轴进行五轴侧铣。 五轴侧铣可以获得更好的效果。 表面可以提高切削效率，避免刀具在加工过程中的零速切削。 加工过程. 刀具轴与加工面的夹角可以通过设置加工参数来控制。 刀轴控制参数设置如图4所示。U形倒杯内杯面的半精加工采用8球头铣刀进行3轴参数化线精加工。 过渡面也采用五轴侧铣加工。 零件的精细添加
刀具路径如图 6 所示。

5 零件仿真加工

零件的刀具位置文件生成后，通过多轴后加工设置转换成标准的数控程序，然后将生成的数控程序导入VERICUT7.0数控仿真加工软件进行仿真加工的部分。 模拟加工时构造的机床应与实际机床结构一致，零件的安装位置也应与实际机床位置一致。 通过仿真加工，验证刀具路径的合理性，检查实际加工过程中的干涉和碰撞现象，验证加工后设置和生成的CNC加工程序的正确性，从而优化加工过程。刀具路径并减少零件的实际加工。 错误率提高了零件的加工效率和精度。

6 机床上零件的实际加工

零件的模拟加工通过后，可以将优化后的数控加工程序导入到实际机床中进行零件的实际加工。 双转台五轴联动数控加工中心用于零件实际加工，C轴可在0°到360°范围内连续旋转，A轴可在-10°范围内来回摆动到 100°。 毛坯直接用安装在转台上的三个爪子装夹，所有零件一次装夹加工。 经检测，尺寸精度和表面质量均合格。 处理后的对象如图8所示。

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