當(dāng)前模具制造行業(yè)中，三軸數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用并且相對成熟，但隨著五軸數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與推進(jìn)，先進(jìn)的五軸數(shù)控加工技術(shù)在市場上體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)越性，故而引進(jìn)五軸數(shù)控加工技術(shù)，建立一個高效率、高質(zhì)量、短周期、低成本的產(chǎn)品生產(chǎn)框架來適應(yīng)市場的發(fā)展，以求在市場競爭中立于不敗之地已經(jīng)成為我們必須面對的問題。
　　近段時間，珠海某大型電器模具廠采購我司的五軸數(shù)控編程軟件PowerMILL，本人接受公司的任務(wù)，為該客戶進(jìn)行五軸技術(shù)的培訓(xùn)輔導(dǎo)，并結(jié)合實際加工進(jìn)行模具的試切，實例指導(dǎo)客戶應(yīng)用五軸加工技術(shù)，讓客戶看到了客觀具體的三軸加工與五軸加工兩者的效率和質(zhì)量對比數(shù)據(jù)。本文即以此次培訓(xùn)五軸工件試切為例，禪述在電器注塑模具加工當(dāng)中，五軸數(shù)控加工技術(shù)相對于傳統(tǒng)的三軸數(shù)控加工技術(shù)的若干優(yōu)越性。
??一、五軸數(shù)控加工技術(shù)簡述??
　　1、五軸刀軸和五軸刀軸控制
　　五軸是由3個線性軸(Linear axis) 加上2個旋轉(zhuǎn)軸(Rotary axis)組成。
　　五軸刀軸控制是CAM系統(tǒng)五軸技術(shù)的核心。五軸CAM系統(tǒng)計算出每個切削點刀具的刀位點(X,Y,Z)和刀軸矢量(I,J,K)，五軸后處理器將刀軸矢量(I,J,K)轉(zhuǎn)化為不同機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸所需要轉(zhuǎn)動的角度(A,B,C)其中的兩個角度；然后計算出考慮了刀軸旋轉(zhuǎn)之后線性移動的各軸位移(X,Y,Z)。
　　2、五軸機(jī)床類型
　　按兩旋轉(zhuǎn)軸的運動位置結(jié)構(gòu)來劃分，可分為Table-Table、Head-Head、Table-Head三種類型。
　　1）Table-Table：此類型機(jī)床主軸方向不動，兩個旋轉(zhuǎn)軸均分布在工作平臺上；工件加工時旋轉(zhuǎn)軸隨工作臺旋轉(zhuǎn)，加工時必須考慮裝夾承重，可加工的工件尺寸比較小。
　　2）Head-Head：此類機(jī)床工作臺不動，兩個旋轉(zhuǎn)軸均在主軸上。機(jī)床可加工的工件尺寸比較大。
　　3）Table-Head：此類機(jī)床的兩個旋轉(zhuǎn)軸分別處于主軸和工作臺上，工作臺可以旋轉(zhuǎn)，可裝夾尺寸較大的工件；主軸可擺動，改變刀軸方向靈活。
　　3、定位五軸與聯(lián)運五軸
    根據(jù)刀軸參與的加工方案來劃分類型，一般可分為如下兩類：
　　1）定位五軸(3+2軸)
　　定位五軸的刀軸矢量可以進(jìn)行改變，但固定后沿著整個切削路徑過程刀軸矢量不變，控制路徑軸X、Y、Z參與旋轉(zhuǎn)軸A(或者B)、C，既是旋轉(zhuǎn)軸A(或者B)、C定位后保持不變，只有X、Y、Z參與控制機(jī)床切削移動。
　　2）聯(lián)動五軸
　　整個切削路徑過程刀軸矢量可根據(jù)要求進(jìn)行改變變，控制路徑軸X、Y、Z控制旋轉(zhuǎn)A(B)、C，即是通常所說的五軸聯(lián)動加工技術(shù)。
??二、客戶原有的模具數(shù)控編程加工工藝概況??
　　為了更好的理解五軸加工技術(shù)所帶來的效益，先對對客戶原有的三軸加工工藝和工序狀況稍作介紹。
　　1、試切機(jī)床為德國的“DMG”（DMG－100P）機(jī)床；其行程為1000×1000×1000mm；控制系統(tǒng)為heid530；主軸最高轉(zhuǎn)速24000rpm；使用年限：2008年新購，至今將近2年；編程所用的CAM軟件為PowerMILL；使用的刀具材質(zhì)為普通硬質(zhì)合金涂層刀具；試切工件是一電器面蓋注塑模具前模，如圖1所示：

圖１ 電器面蓋模具前模

　　1．根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)型號修改后處理文件　　試切機(jī)床為德國“DMG（DMU -100P）機(jī)；行程100010001000mm；heid530控制系統(tǒng)，此機(jī)床為Table－Head型，兩個旋轉(zhuǎn)軸分別放置在主軸和工作臺上，工作臺旋轉(zhuǎn)，主軸擺動，改變刀軸方向靈活，且為非標(biāo)DMU -100P機(jī)床，與一般的標(biāo)準(zhǔn)DMU -100P機(jī)床不同之處在于主軸擺動軸是繞X軸旋轉(zhuǎn)為A軸，擺角為-125度至10度，而不是主軸擺動軸是繞Y軸旋轉(zhuǎn)的B軸，擺角為-100度至90度。另外，還需增加特定的ATC高速高精度自適應(yīng)功能指令。所以還需對PowerMILL標(biāo)準(zhǔn)后處理文件（*.opt）作修改：　　a) 將擺動軸設(shè)置為azimuth axis = A，將擺動軸的旋轉(zhuǎn)參照軸改為X軸azimuth axis param = ( 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 ) ” 將旋轉(zhuǎn)軸的擺動極限修改為-125度至10度 “rotary axis limits = ( -125.0 10.0 -99000.0 99000.0 0.01 1 ) 具體修改參數(shù)如下：

　　b) 增加特定的“ATC高速高精度自適應(yīng)功能” 即增加CYCL DEF 392 ATC循環(huán)指令，具體修改參數(shù)如下：

　　2．NC程序代碼含義　　PowerMILL后處理產(chǎn)生的NC程序段代碼及含義如下：

　　3．繪制仿真機(jī)床，賦值機(jī)床運動關(guān)系　　機(jī)床運動仿真檢查允許用戶在屏幕上看到實際加工中將出現(xiàn)的機(jī)床運動真實情況，使用不同的加工策略來比較加工結(jié)果。機(jī)床仿真將能報警指出超出機(jī)床加工范圍的區(qū)域以及可能出現(xiàn)碰撞的區(qū)域，確保程序安全可靠。 使用機(jī)床運動仿真功能可確保能最大限度地應(yīng)用機(jī)床的功能，例如，用戶可知道將工件置放于機(jī)床床身的不同位置或使用不同的夾具所產(chǎn)生的不同結(jié)果，可查看哪種零件放置方向能得到最佳切削效果。　　

四、五軸相對于三軸加工的優(yōu)越性　　如以上兩表所示，試切加工完成后，我們可用看出五軸加工對比原三軸加工有如下優(yōu)越性：　　1．二次開粗加工中利用定位五軸（３＋２軸）方式可以更小直徑（３平底刀）和更短的刀具伸出長度即可粗清工件，加工時間為15分鐘，如（表２）中３行圖片所示；而原三軸工藝則需６的平底刀具二次開粗，接著用３平底刀粗清角，還有局部刀具伸出長度不能能加工到的區(qū)域沒開粗，加工時間為12+10=22分鐘.

三軸加工三軸加工時間五軸加工五軸加工時間提高效率6R0二次開粗123R0二次開粗1530%3R0二次開粗10

　　2．使用五軸數(shù)控加工技術(shù)，直紋面或斜平面可充分利用刀具側(cè)刃和平底刀端面進(jìn)行加工，加工時間為9分鐘，比較原三軸工藝加工時間為131分鐘，加工的效率提高了92.5%。

三軸加工三軸加工時間五軸加工五軸加工時間提高效率8R4中光加工3012R0光刀292.5%8R4精加工7512R0光刀212R0.5中光加工6φ3R0精加工排氣和直紋斜面512R0.5精加工10

3．使用五軸數(shù)控加工技術(shù)，擺動刀軸加工，可用更短的刀具伸出長度加工沿Z軸無法直接加工的陡峭表面或是底切區(qū)域，提高加工的表面質(zhì)量。　

4．使用五軸數(shù)控加工技術(shù)，圖１中“B局部截面示意圖中所示的Ｒ角位，圖１中Ａ局部截面示意圖中所示的利角位，以及中間的小腔型都已精加工準(zhǔn)確，無需后續(xù)電火花加工；分形枕位所有角位也用平底刀清根只需做一幼公電火花加工下余量即可。 初步統(tǒng)計利用五軸加工后可節(jié)省電極數(shù)量為11個,可使模具制造減少電極使用數(shù)量和放電加工時間，改變模具的零部件和制造工藝，大大的縮短模具制造周期。5、總結(jié)　　隨著五軸數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的五軸數(shù)控加工技術(shù)在市場上體現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性，故而引進(jìn)五軸數(shù)控技術(shù)，建立高效率、高質(zhì)量、短周期、低成本的產(chǎn)品生產(chǎn)框架可以適應(yīng)市場的發(fā)展，以求得在市場競爭中產(chǎn)于不敗之地。