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1、关于五轴联动对雕塑曲面进行端铣屑的学习研究五轴联动数控铣床加工过程，铣刀的矢量方向是通过铣刀末端的前进方向与Z轴的夹角方法来确定的。当知道铣刀的矢量方向后，载荷数据就能够编译成加工和后处理所需的NC代码。对于相同的表面，铣刀将从预定的端点切入。运行完NC代码之后，预定的曲面就通过端铣屑被加工出来了，并通过三坐标测量仪检测检查加工的光滑度。通过机械加工测试，确定这个加工方法是有效的。关键字：轴向加工，尖端突起，五轴联动机床，塑料表面活性，道具路径一、简介三轴联动普通数控机床球用球铣刀进行表面轮廓加工时，刀的端点作用力是非常小的。当工件是比较复杂的几何体时，三轴联动机床是加工不出来。例如叶轮或者斜
2、孔。另外，球铣刀加工过的表面是比较粗糙的。为了能够减小加工表面的粗糙度，就必须调整降低每刀深度，这样虽然能减低加工时间，但却增加了加工的次数。即使使用高速加工的方法，由于加工切屑力比较低所以必须选择高速环形轴承，高速加工比传统加工更能降低加工时间，加工时间和生产时间是远远比以前的科技的生产加工时间短的。因此，五轴联动数控机床被广泛用来加工具有复杂曲面的工件。当运用五轴联动数控铣床加工曲面的时候，必须先设置矢量坐标。铣刀的工作方向矢量是通过工作表面来确定的，不能够有干涉，能干自由在工件表面移动。这里运用Z轴的方法进行检查。一旦加工方向矢量被确定，就可以生成数控机床加工用的的NC代码。用五轴联动数
3、控铣床加工曲面的时候，切屑轴的方向矢量会跟着切屑点的变化而变化，切屑深度也是不一样的。对设定的切屑表面，切屑起点必须从预定的切屑点出发。如果切屑表面要同两个椭圆的相交线，那么就必须选择直线铣刀进行铣屑。通过以上学习，切屑路径可以知道是沿着模型的轮廓路径进行切屑。由于五轴联动机床铣屑精度比较高，所以就可以省去水磨的步骤，就做深度处理步骤就行了。因此，加工相同的表面时需要进行几何误差纠正步骤。同时直线工作路径也方便进行手工深度处理的过程。可以选择一个自由曲面进行试验。这个曲面是用五轴联动铣床加工处理的，每刀深度为4mm。是通过曲线和直线交替进行来保持工件的余量。通过试验结果和讨论得出结论，结论是运
4、用五轴联动CNC数控铣床进行加工复杂曲面是非常行之有效的。二、五轴联动铣床的运用方法1. 坐标的表现形式大部分的数控机床中，都是以XY轴作为工作台的平面移动方向，Z轴作为垂直移动方向。这是一般的三轴联动机床。而五轴联动机床还有另外的两个自由转动的自由度。这类机床可以划分三种主要类型：第一类型，机床有一个固定平台轴头能够在两个垂直平面运动。第二类型，机床有一个固定轴，平台在两个垂直方向移动。第三类型，机床有一个可以移动的平台和可以自由移动的主轴头。五轴加工的起点是从cc-point这个点开始的（如fig.1图所示），在各种各样的五轴联动铣床中，NC程序的起始位置是主轴头或者工作台的端点位置（Pc
5、或Pt）。当加工工件安装好在工作台上时，部件表面的位置就被局部坐标X-Y-Z确定了。如果自由曲面通过变量公式来表示，工作台的局部坐标位置可以可以用以下公式表示： (1) 如果切屑轴的方向矢量知道，那么其他相关的方向矢量就能被确定（如图Fig.2(a)(c)）。在这里，Zc的方向和铣刀的方向一样，中心点O用公式（1）计算。如果整体坐标与工作台的局部坐标起点相同，那么CC-poin就能够用整体来描述，就等同于。在这节学习中，相类似的坐标转换都是以CC-Point为基础的。在这这种方法被称为以CC-Point为基础进行转换的方法。在这三类五轴联动数控机床中，铣床的工作平台的方向向量是用以下方式表示的
6、：Type1. (2)Type2. (3)Type3. (4)是以CC-Point为中心的工作台的局部坐标的铣屑轴的方向向量，是一个类似的参照模型，而坐标是。这样，如果机床铣刀与加工曲面的方向矢量确定，那么A,B,C的参数就能够通过公式（2），（3），（4）计算出来。2.切屑轴的方向矢量在这节学习中，五轴联动机床安装的端面铣刀用于加工曲面。在前面章节已经学习了，必须先确定切屑轴的方向矢量，然后通过运行NC编码在五轴联动数控机床上安装端面铣刀进行加工曲面。在加工曲面的时候切屑轴的矢量方向最好是确定，确保没刀深度和进给速度一样。在图表3中， 坐标系是以为工作路径平面平行于方向。的标准一起决定切屑轴
7、在坐标系中的方向矢量。既然所有表面的局部坐标能够知道，那么图表3中的Z-values的位子就能够在坐标系中表示出来。同Z-map的方法进行扫描检查，角坐标就能够获得并通过跟踪反馈来修正铣刀方向进行调整位置。如图表3所示，如果铣刀的端面方向的阻碍发生在左边位置，那么角坐标就往相同的正方向调整。相同的，如果铣刀的端面方向的阻碍发生在右边位置，那么那么角坐标就往相反的反方向调整。但是，如果铣刀的端面方向的阻碍发生在左右方向都有，那么那么角坐标就往相反的反方向调整。所以切屑轴的方向向量就能够在坐标系中获得。3.尖端的预测通常，尖端能够在用球头铣刀加工时候明确的考虑到，但是预测尖端高度在五轴联动机床用端
8、面铣刀加工时候是非常复杂的。在这节学习中，一个普通的平面要进行扇形皱褶的数量分析，同样在一个普通平面上的一个扇形皱褶也能够在加工过程中被检查出来。这样，尖头就能够通过平面上的扇形皱褶中获得。如图4所示，普通平面是通过前后两个结点方向结合总体方向联合起来形成的。在图表4中，N是标准向量，是通过向量连接的两个结点，是两个标准向量总和，是在一个平面上垂直于的方向向量。如果，i表示一个工作路径，j表示一个路径上的一个节点，位置向量（i，j）是。同样，位置向量用(i,j)来表示，（i+1，j）表示为： （5）其中，是未知数，公式5是以坐标系为工作坐标。在任何的节点，端铣刀在坐标系上的方向向量表示为： (
9、6)待添加的隐藏文字内容3这里r是指以O为原点的半径长度R，是的变化值。能够通过调整坐标转化为。切屑表面通过切屑运动被加工出来。因此，端铣刀的方向向量能够改变加工路径和加工快慢。在普通平面上工件表面毛刺能够被端面铣刀的下端面铣掉。可以用以下公式表示： （7）K为一个变量，从起点中心O到平面上的点e。如果公式7所获得的方向向量是工作路径的向量，那么方向向量就转化为平面的局部坐标上的。这样，当端面铣刀从起点位置到终点位置后，扇形皱褶在（i，j）点里就可以获得中的最小值。这些皱褶可以用下列公式表示： （8）其中是当k从0变到e过程中中的里的最小值。（i+1，j）点也能够通过公式8来算出皱褶的高度。结
10、果，在整个表面都获得了最小的皱褶。因此，加工表面的凸起点能通过加工过程计算出来。4.加工轨迹的生成在数控加工模型中，加工轨迹设置的好坏，对加工进度和速度是非常重要的。在这节学习中，加工轨迹是加工的前提步骤。尖端的检测已经在前面章节重点介绍过了。用五轴联动数控机床端铣刀加工曲面比用三轴联动机床球面铣刀加工凸起点更加方便精密。这样，用五轴联动机床端铣刀加工的工件将不需要再进行一次磨洗。加工路径确定得越精确越好。这里有两种类型的加工轨迹。一种是弧形轨迹用旋转运动进行加工，另外一种是直线轨迹，用直线进给运动加工。5.后处理在这一中我们已经学习了数控机床加工的部分NC加工程序，工作坐标（X,Y,Z）是转
11、动轴的坐标点。如图5所示的支点的位置。这个方向向量可以同其他方向向量进行求和计算出来，公式为： (9)其中，是（）从坐标到坐标的方向向量。同样，是从坐标到的方向向量。另外，其他两种五轴端铣加工类型Type2和type3坐标的改变可以应用转动特性来确定。于是，结合图1和公式（2）（2）和（4），NC代码可以通过改变相应坐标和基准点的方法生成。五轴端铣屑加工移动表面，在进给是会留下刀痕。对五轴铣屑加工来说进给的速度和进给量对加工面加工得是否精细是非常重要的。因此，切屑量的大小表示为： （10）其中，f是反馈参数在（i，j）节点中，n是切屑的长度值，是夹角，而是指切屑量的大小，如图6所示。这样，就能获得合适的旋转速度和进给量，加工出比较完美的表面。当用不同轴的各自的方向向量从自由点移动到指定点时，就会由于绕轴旋转而产生过度切屑。为了解决这个问题，必须对工作轨迹进行线性化设置。三、总结运用五轴联动机床加工复杂曲面是非常有效的，通过以上学习我们可以概括如下：用端铣刀的加工不再受到干扰，加工曲面时候刀具的切屑方向向量能够精确表示。五轴数控机床的NC代码可够根据加工的方向向量进行改变。用五轴数控机床加工曲面可以检测到表面的凸起点，加工轨迹也不可以通过尖端来确定。五轴联动数控机床的加工速度比一般的三轴联动的数控机床加工的速度要快。
