五軸加工中心在復(fù)雜精密零件制造中的應(yīng)用

宿華龍　王廣?！⊥鮿?/p>

摘 要：本文結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，從五軸加工的策略、CAM后置處理的構(gòu)造、機(jī)床的高級功能3個方面簡要介紹了數(shù)控系統(tǒng)為SINUMERIK840Dsl的DMG260-11五軸加工中心在應(yīng)用方面的方法及技巧。

關(guān)鍵詞：SINUMERIK840Dsl；五軸加工中心；五軸聯(lián)動；后置處理

中圖分類號：TH164 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

近年來，隨著我國裝備制造業(yè)的迅速發(fā)展，產(chǎn)品零部件的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，精度要求越來越高。采用五軸數(shù)控機(jī)床加工具有一次裝夾完成全部加工，提高加工能力和生產(chǎn)效率等優(yōu)點，因此，五軸加工中心在復(fù)雜精密零件制造中的應(yīng)用日益增多。本文結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，簡要介紹了數(shù)控系統(tǒng)為SINUMERIK840Dsl的DMG260-11五軸加工中心在應(yīng)用方面的方法及技巧。

1.加工策略的選擇

1.1五軸定向加工

針對一些加工區(qū)域敞開性好、傾斜面上的孔、面加工等內(nèi)容較多的零件，五軸聯(lián)動加工數(shù)控編程煩瑣、加工效率及剛性也有待提高。采用五軸定向加工方式可實現(xiàn)這類零件的高效和高質(zhì)量加工。

五軸定向加工是指利用五軸機(jī)床加工時，根據(jù)所需要加工區(qū)域位置把兩個旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)到一定角度后，鎖定兩個旋轉(zhuǎn)軸，進(jìn)行3個直線軸聯(lián)動加工。當(dāng)一個區(qū)域的加工完成后，再調(diào)整兩個旋轉(zhuǎn)軸的角度繼續(xù)加工。由于減少兩個旋轉(zhuǎn)軸的運動，五軸定軸加工方式增強(qiáng)了加工時的整體剛性，可以選擇加工效率較高的粗加工切削策略。SINUMERIK840Dsl數(shù)控系統(tǒng)中的，CYCLE800是五軸定向加工輔助循環(huán)，在手工編程時經(jīng)常應(yīng)用，如圖1所示。

1.2五軸聯(lián)動加工

五軸聯(lián)動加工常用以解決三軸無法加工的制造問題，如曲面法向拉線類零件，設(shè)計加工路線時要求刀具沿法向切削，三軸聯(lián)動通常不能滿足其要求。加工葉輪、葉片等帶有空間扭曲曲面的零件時，只有采用五軸聯(lián)動加工方式，使刀具隨時旋轉(zhuǎn)擺動角度才能避免干涉情況。對于有些回轉(zhuǎn)零件，加工時雖不存在干涉問題，但采用3種聯(lián)動加工方式需要多次轉(zhuǎn)位銜接加工面，直接影響零件表面質(zhì)量和加工精度，五軸聯(lián)動加工方式能有效解決該加工問題。

為避免五軸聯(lián)動加工時出現(xiàn)卡頓現(xiàn)象，DMG260-11加工中心在運行聯(lián)動程序前，需要執(zhí)行M11、M111代碼，使旋轉(zhuǎn)軸B和旋轉(zhuǎn)軸C處于一直松開狀態(tài)下。由于旋轉(zhuǎn)軸松開時剛性較差，不宜重載切削。五軸聯(lián)動加工結(jié)束時，執(zhí)行M10、M110代碼，使回轉(zhuǎn)軸B、C處于鎖緊狀態(tài)，以還原加工剛性。

2.CAM后置處理的構(gòu)建

由CAD/CAM軟件可進(jìn)行建模和加工過程自動編程，生成刀位路徑數(shù)據(jù)。后置處理最重要的作用是將CAM軟件生成的刀位軌跡轉(zhuǎn)化為五軸機(jī)床的NC程序，通過讀取刀位文件，根據(jù)機(jī)床運動結(jié)構(gòu)及控制指令，進(jìn)行坐標(biāo)運動變化和指令格式轉(zhuǎn)換。只有采用正確的后置處理系統(tǒng)才能將刀位軌跡輸出能正確進(jìn)行加工的數(shù)控程序。因此，編制正確的后置處理，是數(shù)控編程與加工的前提條件之一，也影響著調(diào)試零件的效率。

Hass、Fanuc等三軸加工中心在輸出加工注釋信息時，由于數(shù)控系統(tǒng)的原因也只能以英文形式輸出。西門子840Dsl系統(tǒng)的五軸加工中心，程序和刀具名稱都支持中文，構(gòu)建后處理時可將注釋信息設(shè)定為中文。如圖2所示。

回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)為一擺一轉(zhuǎn)的五軸加工中心，主軸轉(zhuǎn)角加工時，程序中通常帶有工件坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)指令。在構(gòu)建后置處理時，快速定位移動指令的輸出形式應(yīng)先在安全點進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸（B、C）的定位，再以XYZ三軸聯(lián)動的方式接近零件，防止出現(xiàn)軸超程報警及撞機(jī)的情況。

3.機(jī)床高級功能的應(yīng)用

DMG260-11加工中心配有激光自動對刀儀，編寫精密零件的程序時，可在調(diào)用刀具指令后增加一個刀具測量循環(huán)指令，以確保大批量生產(chǎn)時加工精度的穩(wěn)定性。機(jī)床主軸裝有用來測量位移和震動的傳感器，通過觀察CRT顯示器中的“機(jī)床保護(hù)控制裝置”，可判斷刀具磨損情況以及切削用量是否合理，以便于及時調(diào)整切削參數(shù)和更換刀具。

MORI SEIKI測頭除了可以建立工件坐標(biāo)系外，還可以配合“校準(zhǔn)邊沿”模塊對零件進(jìn)行找正，從而減少加工輔助時間；也可以使用3DqulckSET功能校準(zhǔn)機(jī)床，恢復(fù)回轉(zhuǎn)精度。

結(jié)語

本文結(jié)合生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，從3個方面簡要介紹了DMG260-11五軸加工中心在生產(chǎn)復(fù)雜精密零部件中的應(yīng)用方法及技巧。五軸加工中心已廣泛應(yīng)用于航空、航天、軍事、科研、船舶等行業(yè)，想發(fā)揮出高精尖設(shè)備的最大性能，還需要不斷去探索和研究。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡廷宇.現(xiàn)代五軸加工技術(shù)[J].精密制造技術(shù)與高效裝備，1996（1）：30-32.

[2]王春松.整體葉輪五軸加工技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].南京理工大學(xué)，2012.

[3]李添宇， 李國平.曲面成形的五軸加工技術(shù)[J].金屬加工（冷加工），2016（5）：15-16.

[4]艾建軍， 劉建敏， 許東太.五軸數(shù)控加工中心UG NX后處理研究[J].煤礦機(jī)械，2010， 31（2）：198-200.endprint