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1 前言

     五軸加工中心以其高精度、柔性化的特點(diǎn)，是現(xiàn)代模具CAD/CAM加工中不可或缺的一項(xiàng)重要技術(shù)和手段。模具的工件形狀復(fù)雜，表面質(zhì)量要求高，特別是一些軍工產(chǎn)品，對(duì)銑削加工提出了很高的要求，而五軸加工可以在一次裝夾后，從多個(gè)面對(duì)工件進(jìn)行加工，不但可以節(jié)省裝夾時(shí)間及輔助測(cè)量裝置，而且提高了加工的位置精度，所以五軸加工中心是復(fù)雜零件加工的一種不可缺少的方式。

      本文以我校VDW- 320 五軸加工中心機(jī)床為基礎(chǔ)，它系統(tǒng)采用SIEMENS840D，工作臺(tái)工作行程1000×

550×450，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)直徑320，刀具容量為24 把，最高轉(zhuǎn)速10000r/min，其中A 軸工作范圍+30 度到- 120度，C 軸可以實(shí)現(xiàn)360 度。通過(guò)研究其對(duì)單個(gè)葉輪的實(shí)體仿真模擬技術(shù)和后置處理技術(shù)以及整個(gè)加工過(guò)程，研究開(kāi)發(fā)，使機(jī)床能夠充分、合理、正確地應(yīng)用于模具及復(fù)雜零件的加工。

2 單葉片曲面零件加工工藝及后置處理

2.1 單葉片曲面零件圖

      本文以單葉片曲面零件為例，研究VDW- 320 五軸數(shù)控機(jī)床加工工藝。圖1 為單葉片曲面零件形狀、尺寸及毛坯。

     該零件由于部分曲面法向量與Z 軸夾角大于180°，不能采用兩軸半或三軸加工，只能采用四軸或五軸加工，也可采用五面體加工技術(shù)，這里為了開(kāi)發(fā)驗(yàn)證五軸后置處理技術(shù)，采用五軸五聯(lián)動(dòng)編程技術(shù)。

2.2 單葉片數(shù)控編程

     在SurfCAM軟件環(huán)境下，進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工編程，數(shù)控編程參數(shù)見(jiàn)表1。

     粗加工刀具路徑，采用3axis Auto Rough，為了方便編程，坐標(biāo)系設(shè)置為cview，分別設(shè)置為cview5和cview6，半精加工刀具路徑，采用3axis Planar 編程，坐標(biāo)系設(shè)置為cview，分別設(shè)置為cview5 和cview6。

2.3 后置處理技術(shù)研究

     后置處理是研究軟件與機(jī)床接口的技術(shù)，正確的后置處理是機(jī)床能夠正確運(yùn)行的關(guān)鍵，沒(méi)有正確的后置處理，機(jī)床將不能完成預(yù)定的加工。后置處理技術(shù)涉及機(jī)床結(jié)構(gòu)、機(jī)床控制器種類和型號(hào)及參數(shù)、編程軟件相關(guān)設(shè)置等多種內(nèi)容。

3 虛擬數(shù)控仿真

3.1 模擬環(huán)境的建立

     為了進(jìn)一步驗(yàn)證編程程序及后置處理結(jié)果的正確性，需要在實(shí)際機(jī)床上進(jìn)行試切削加工，這樣需占用機(jī)器，浪費(fèi)時(shí)間，同時(shí)又沒(méi)有安全保障，一旦程序有絲毫錯(cuò)誤，將可能造成嚴(yán)重的損失。這里作者配制的虛擬模擬機(jī)床，在虛擬的環(huán)境下進(jìn)行加工。虛擬的模擬機(jī)床參照實(shí)際機(jī)床的配制，通過(guò)三維造型建立機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型，并建立機(jī)床的控制器驅(qū)動(dòng)程序。建立的模擬機(jī)床還需配制毛坯信息及刀具信息。

3.2 虛擬仿真

     配置好機(jī)床后，就可以進(jìn)行虛擬仿真了，從仿真結(jié)果看出，刀具路徑?jīng)]有錯(cuò)誤，加工的形狀符合設(shè)計(jì)要求。

3.3 精度檢測(cè)

     在仿真結(jié)束后，還可進(jìn)一步對(duì)加工的結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)量其加工精度。通過(guò)測(cè)量間距與最大加工誤差，誤差在0.01mm 左右，最大間距1.5mm。由結(jié)果可以看出，加工精度符合要求。

4 實(shí)際加工

      通過(guò)理論驗(yàn)證與數(shù)控虛擬仿真檢驗(yàn)后，可以進(jìn)行零件的實(shí)際加工了。本零件雖然通過(guò)多次修改編程參數(shù)，但在機(jī)床上只進(jìn)行了兩次試驗(yàn)加工，而且只是試驗(yàn)部分刀具路徑，大大減少了對(duì)機(jī)器的占用與出錯(cuò)的幾率。

5 結(jié)束語(yǔ)

     通過(guò)對(duì)單片葉輪曲面的加工與仿真結(jié)果的檢測(cè)與對(duì)比，兩者結(jié)果幾乎一致。這說(shuō)明五軸機(jī)床后置處理編制正確、虛擬仿真環(huán)境建立與開(kāi)發(fā)正確、五軸程序編寫正確。

     此項(xiàng)技術(shù)解決了VDW- 320 五軸機(jī)床的后置處理即與軟件的接口問(wèn)題，可廣泛應(yīng)用來(lái)加工各種復(fù)雜模具或機(jī)械零件?，F(xiàn)在國(guó)外一些先進(jìn)的機(jī)床制造商正在構(gòu)想一種全新的“加工中心”，它將是萬(wàn)能型的設(shè)備，可用于車削、銑削、磨削、激光加工等，成為真正意義上的全功能的加工中心。