隨著航空航天、兵器、船舶及汽車等機械制造業的飛速發展，產品零件結構日趨復雜、精密。普通的3軸數控加工中心已不能滿足加工需要，五軸聯動數控加工中心的出現適應了產品生產的要求，并成為未來機械制造技術發展和普及的方向。針對一個存在倒扣面的異形體零件(見圖1所示)，利用雙轉臺五軸聯動數控加工中心，一次裝夾完成了全部工序的加工，解決了三軸數控機床無法完成的曲面零件的加工。

1 零件的加工分析

　　由圖1可以看出，該異形體零件主要由U形倒杯體、底座和過渡曲面組成，加工材料為45號鋼。結構上看似簡單，但由于存在倒扣面，所以采用三軸數控機床無法完成零件的加工。五軸聯動數控加工中心在3個直線軸X、Y、Z的基礎上增加了2個旋轉軸，可以控制刀具的軸線方向隨加工表面法線方向的不同而進行相應的改變，從而可以加工復雜曲面或三軸無法完整加工的曲面。因此該異形體零件需采用五軸聯動數控加工中心進行加工。

2 零件的參數化建模

　　圖2異形體零件三維模型利用CAXA制造工程師2011軟件進行零件的幾何建模:

　　(1)利用放樣命令生成U形倒杯體;

　　(2)利用拉伸增料生成底座;

　　(3)利用過渡命令進而生成完整的異形體模型(見圖2所示)。

3 零件的加工策略規劃

　　粗加工。為了提高加工效率，應首先采用固定軸功能和分層切削的方式，利用平底立銑刀對毛坯進行粗加工，保證大面積加工余量在最短時間內被去除。

　　半精加工。利用五軸聯動功能，采用與加工表面的幾何特性相適應的刀具軌跡，對不同表面進行半精加工，確保去除粗加工后的大余量，使各加工表面保留適當、均勻的精加工余量。

　　精加工。為了保證零件加工的精度、表面質量和效率，最后利用五軸聯動功能，采用球頭銑刀分別對不同的表面進行精加工。

4 刀具軌跡的生成

　　刀具軌跡的生成是實現曲面數控加工的關鍵環節，合理的刀具軌跡，不僅可以提高曲面加工的質量和效率，還可以充分發揮數控機床的加工能力。

　　圖3異形體零件粗加工刀具軌跡該異形體加工中，粗加工采用3軸的平面區域粗加工，利用Φ8的平底立銑刀對毛坯進行分層加工，平面區域粗加工可以高效地去除大余量，為半精加工創造條件。其刀具軌跡如圖3所示。

　　半精加工中，U形杯體倒扣面及底座上表面利用Φ8的球頭銑刀，采用3軸生成軌跡轉五軸進行五軸側銑加工，五軸側銑既可獲得較好的表面，又可提高切削效率，而且避免了加工過程中刀具的零線速度切削。可通過設定加工參數來控制刀具軸線與加工面的角度，其刀軸控制參數設置如圖4所示。U形倒杯體內杯面的半精加工利用8的球頭銑刀采用3軸的參數線精加工。零件主要加工面的半精加工刀具軌跡如圖5所示。

　　精加工中，U形倒杯體倒扣面及底座上表面利用Φ8的球頭銑刀仍采用五軸側銑進行加工，U形倒杯體內杯面利用Φ8的球頭銑刀采用3軸的等高線精加工。過渡面的加工也采用五軸側銑加工。零件的精加工刀具軌跡見圖6所示。

5 零件的仿真加工

　　零件的刀位文件生成以后，通過多軸后處理設置轉換成標準的數控程序，再將生成的數控程序導入VERICUT7.0數控仿真加工軟件進行零件的仿真加工。仿真加工時構建的機床要與實際加工機床結構一致，零件的安裝位置也與在實際機床上的位置一致。通過仿真加工，可以驗證刀具軌跡的合理性，檢查實際加工過程的干涉碰撞現象，還可檢驗后置處理設置及生成的數控加工程序的正確性，從而優化了刀具軌跡，降低了零件實際加工的出錯率，使零件的加工效率和加工精度得到了提高。

　　該零件的仿真加工見圖7所示。圖7異形體零件的仿真加工6零件在機床上的實際加工零件仿真加工通過以后，即可將優化后的數控加

　　工程序導入實際機床進行零件的實際加工。零件實際加工使用的雙轉臺五軸聯動數控加工中心，C軸可在0°～360°范圍內連續回轉，A軸可在－10°～100°的范圍內來回擺動。將毛坯用安裝在轉臺上三爪直接夾持，一次裝夾完成了零件的全部加工，經檢測，尺寸精度、表面質量全部合格。加工后的實物見圖8所示。