五軸加工中心在模具加工（gōng）中的應用研究-加工中心網（wǎng）-數控機床市場網

您（nín）現在的位置：加工中心網> 技（jì）術前沿> 五軸加工中心在模具加工中的應（yīng）用研究

五（wǔ）軸加工中心在模具加工中（zhōng）的應用研究

2018-12-21 來源：大連市輕工業學校作者：張（zhāng）吉林

摘要：五軸加（jiā）工屬於數控加工比較重要的技術部分，雖然三軸加工中心在傳統的模（mó）具加工中有（yǒu）著普遍（biàn）的應用，但隨著我（wǒ）國在模具加工技術（shù）上的快速發（fā）展以及對加工（gōng）表麵更高的（de）要求，傳（chuán）統的立式加工中心和三軸加工中心（xīn）逐漸滿足不了（le）生產的要求（qiú），五軸加工中心的出現不僅提高了（le）加工的光潔度（dù），還克（kè）服（fú）了傳統法中許多的不足。本文就從五軸加工中心（xīn）的（de）概念（niàn）出發，分析了三軸加工中心與五軸加工中心的區別，說明了五軸加工中心的優勢，並說明了（le）五軸加工中心在汽（qì）車模具中的簡單應用。

關鍵（jiàn）詞：五軸加工（gōng）中心；模具（jù）加工；應用；研究

1、對五軸加（jiā）工中心的概述

1.1 五軸加（jiā）工（gōng）中心（xīn）的概念（niàn）

五軸加工中心又叫做五軸聯動加工中心，這種加工方法可以（yǐ）解決曲麵較複雜的模（mó）具加工現象，而且（qiě）它運用（yòng）了較（jiào）發達的（de）科技水平，加工的表麵精度較高，在我國航空航天和軍事科研以及精度要求較高（gāo）的醫療機械（xiè）設備的製（zhì）造中有著（zhe）不可替代的作用。在我國的葉輪加工和重型發電機的轉子加工中（zhōng），五軸聯動加工（gōng）數控（kòng）係統是進行加工的唯一途徑，除此之外（wài），五軸聯動（dòng）加工中心（xīn）還包括了對船用的螺旋槳和汽輪機的轉（zhuǎn）子及大（dà）型的（de）柴油（yóu）機曲軸的（de）加工，重要的（de）是這些部件加工的唯一途徑就是五軸聯動加工中心。

1.2 五軸加工中心的特點

五軸聯動加工中心適（shì）用於空間曲麵加（jiā）工，可以同時加工 X、Y、Z、A、C 五個麵，也就是說由 xyz 和 ac軸共同構成（chéng）了整個加工中心。五軸聯動加工中心效率高，加工出來的表麵具有很高（gāo）的精度，它不同於五麵體加工（gōng）中心，後者和三（sān）軸加工中心較為相似，它（tā）的特點是可以同時進行五（wǔ）個麵的加工，但是對於異型加工和打斜孔等的操作有技術缺陷無法操作，五軸聯動加工中心可以進行五（wǔ）個軸麵的空間曲麵加工，而且在異型加工和鏤空加工、斜孔和斜切（qiē）方麵較為擅（shàn）長，對於（yú）比較現代的汽車零部件和飛機組成的結構件（jiàn）的加工有著較高的操作力。在五軸聯動加（jiā）工中心中，隻需將工件進（jìn）行一次裝夾便可以進行（háng）較複雜的加工，與普通的車床、銑床加工不同，更為省時省力。

1.3 分析五（wǔ）軸加工（gōng）中心的發展前景

五軸聯動（dòng）加工中心應用（yòng）廣泛，不僅在如木模（mó）製造和汽車的內飾（shì）件加工等（děng）民用行業（yè）有著很多的應用，在精（jīng）度要求高的（de）航空航天和精密儀器（包括了軍事儀器和高精度的醫療設備）等都受到了很大的歡（huān）迎。之前的空間曲麵加工，五軸加工中心對其有了創新和解決的辦法，不僅解（jiě）決了複雜工件的加工難（nán）題，將機械（xiè）化的加工任務（wù）變難為簡，而且（qiě）在（zài）此基礎上提高了人們加工的效率，讓加工的流程減少了很多，從上麵（miàn）看來（lái）五軸（zhóu）聯動加工中心的發展會在技術的強化下被人（rén）們廣泛的（de）應用。

2 、分（fèn）析（xī）五軸加工的優勢

五軸（zhóu）聯動加工中心可以將加工工（gōng）件的表麵在平麵（miàn）端銑刀（dāo）的作用下保持一種垂直的狀態，這樣節省了（le）加工時所（suǒ）需的時間（jiān），其在加工中（zhōng）刀具無須很長也可以一（yī）次（cì）性的操作完所有的工序（xù），隻需要將工件進行一次的裝夾便可通過調（diào）整刀具的切削方向來完成複雜的曲麵加工。五軸加工中心解決了（le）有一定角度需求的側麵加工（gōng），為很多的製造帶來了可能，而且對於加工的精度有了一定的技術保障，不僅彌補了（le）三軸加工中（zhōng）心的技術缺陷，而且在此基礎上加工出來的表麵質量更好，如機床對（duì）於曲（qǔ）線加工、模具（jù）側壁、不同幾何形狀的模具以及具（jù）有斜麵、斜孔的模具（jù）類的加工。

3 、五軸加工中心在模具加工中的應用（yòng）研（yán）究

3.1 關於深腔模具的加工

現（xiàn）如今人們主要通過 CAD 繪圖來進行汽車零（líng）件的設計，用 CAM 軟件來表達所需加工的模具表麵的複雜程度，但是想要在加（jiā）工中得到和設計圖紙要求一致（zhì）的（de）加工精度，就需要人們對數控加工機床的（de）靈活運用，首先在深腔模具的加工過程中，如果采用的是三軸加工中心的方法，就需要對刀柄和刀具（jù）進（jìn）行加長操作（zuò），但是在（zài）五軸加工中心中，不僅（jǐn）可以在工件或者是主軸頭的附加回轉和擺動下實現較深和（hé）較陡型腔的加（jiā）工（gōng），而且可以給型腔（qiāng）加工出（chū）較好的工藝水平。在五軸加工中心中，對於型腔的（de）加工刀具的長度會比三軸加工中心有一定的縮短，這樣就可以避免加工過程刀具（jù）與刀杆以及型腔間的碰撞在一定（dìng）程度上起到（dào）保（bǎo）護刀具的作用（yòng），從而在保持（chí）模具質量（liàng）和加工精度與效（xiào）率的前提下延長了（le）刀具的使用壽命。

3.2 關於模具側壁的（de）加工

在模具側壁的加工過程中，通過三軸加工中心的加工對刀具（jù）的損傷（shāng）較（jiào）大，其刀具的（de）長度一定（dìng）要大於模具側壁的深（shēn）度（dù），這樣才能保證加工時的要求，而（ér）刀具的加長會對刀具的使用強（qiáng）度有明顯的影響（xiǎng），大大降低了它的（de）表麵強度（dù），如果刀具的長度超過三倍徑時很（hěn）容易出現（xiàn）讓（ràng）刀現象，即（jí）因為刀具（jù）強度（dù）差的原因，三軸加工中心即使操作中準確的進行走刀，加工（gōng）的零件表麵也會出現上厚下薄或者是尺寸誤差過大的現象。但在五軸聯動加工中心中，可以在對主軸或者是工（gōng）件的擺動控製中將刀具和模具的側壁控製在一個垂直的狀態下，通過平麵銑刀對側壁進行加工，這樣就既保證了（le）工件的加工質量，又（yòu）保護了刀具。

3.3 關於模具較平的曲麵加工

在較平的模具（jù）曲（qǔ）麵加工操作中，三軸（zhóu）加工中心需要選擇球刀進行精加工來達到設計要求的加工表麵，在三軸加工中心的加工中刀（dāo）具要增加（jiā）加工的路徑，由於球頭刀的刀具中心旋轉線速度較小幾乎為零，在較平曲麵的加工過程中（zhōng）除了會對刀具造成嚴重的損傷而減少刀具的使用壽命，還會影（yǐng）響加工表麵的質量從而達不（bú）到設計的要（yào）求；而在五軸加工中心（xīn）的加工過程（chéng）中可以通過五軸加工中心調整球刀與工件表麵的角（jiǎo）度來（lái）保證刀具的線速度，這樣一來不僅可（kě）以避免這些現象的發生，保證了與設計（jì）要求相符的工件加工質量，還可以進（jìn）行刀具的保護（hù）而延（yán）長它的使用壽命。

3.4 關於模具不規則曲麵進行（háng）加工

在模（mó）具不規則的曲麵加工過程中，通過三軸加工中心的加（jiā）工雖然可以得到相應（yīng）的工件，但是（shì）依然是保（bǎo）證不了加（jiā）工的質量（liàng），三軸加工中心中刀具圍繞（rào）切削輸入的（de）固定路徑對模具的表麵進行切削，如果遇到曲率較複雜的切削工件，刀具的刀尖部分不（bú）能夠（gòu）永遠保（bǎo）持（chí）著最好（hǎo）的切削角度和（hé）切削狀態，工件雖然在三（sān）軸（zhóu）加工中心的運行下完成了加工（gōng），但是遠（yuǎn）遠達不到高精度的要求。但是（shì）在五軸聯動加工中心的加（jiā）工（gōng）下，可以通過狀態的輸入與控製來保證在（zài）曲率變化複雜（zá）或者是較深的凹槽加工要求中刀具刀尖完美的切削狀態，刀（dāo）具（jù）在操作（zuò）的過程中也會自動選擇最佳路（lù）徑來（lái）進行表麵的加工，並且可以在（zài）曲線加工中變（biàn）化直線加工的方式，保證加工的精準度（dù）。

3.5 關於模具不同幾何形狀的加（jiā）工

在不同（tóng）幾何形狀的加工情況下，如對三維曲線平麵的加工，與上述不規則（zé）的曲麵加工情（qíng）形相似，五軸聯動加（jiā）工中心可以保證刀具在切削的過程中始終保持最佳的切削狀態（tài），而且刀具的角度也可以根據（jù）加工表麵的曲率變化和（hé）機床的輸入要求進行角度的任意轉（zhuǎn）換，就（jiù）如對（duì）一個滑塊的加工，在凹槽部（bù）分不用（yòng）進行工序的轉（zhuǎn）換或者（zhě）是工件的再次裝夾，通過提前設置好的程序刀（dāo）具便可以（yǐ）進行自如的轉換（huàn）和切削，從而（ér）完成了工件的加工。

3.6 關（guān）於模具斜麵上斜孔的加工

在對有斜麵斜孔加工要求的模具加工中，三軸加工中心無法對（duì）其進行加（jiā）工，五軸加工中心中可在擺頭式機床的（de）幫助下，發揮其擺頭加工的作用，尋找工件要加（jiā）工的斜麵表麵而後設置主軸的位置和要加（jiā）工（gōng）的（de）孔的大小，精準定位到要加工的（de）孔的位置（zhì）後（hòu）進行如下的操作。要保證在斜麵上加工孔（kǒng）的精確度，要保證有兩個線性軸（zhóu）插補的運（yùn）動操作。如果選用的是擺台式的加工模式，此方法是（shì）通過調整使得模具的斜麵和加工的主軸保持垂直（zhí），對（duì）孔的加工（gōng）隻需要主軸的（de）一個（gè）線（xiàn）性（xìng）軸即（jí）可完成斜孔的成型（xíng）加工，而且斜孔（kǒng）的精度也有相對的保證（zhèng）。

3.7 關於模（mó）具無方向變化直線的銑削（xuē）

在加工無方向變化（huà）直線的模具中，刀尖劃直線便可加（jiā）工出一條沒（méi）有方向變化的直線，同理要加（jiā）工出變化方向的直線，刀尖在加工中劃出曲線就可以加工出來，但是如果還想要在變化為曲（qǔ）線的基礎（chǔ）上加工出直線就需（xū）要做出一定的補償，五軸加工中心中刀具是圍繞軸線來（lái）進（jìn）行切削加工的，在此過（guò）程中需要保證的是刀尖的固定度，如果刀尖在（zài）旋轉的過程中發生移（yí）動，即使是輕微的變化都會對加工的表麵造成劃痕或者其他影響，所以在使用五軸加工中心的過程中要注意這一方麵。五軸加工中心有五軸控製的作用，所以在五軸同時進行加工的過程中，雖然（rán）刀具在圍繞（rào）中心軸線進行切削加工（gōng），刀尖仍（réng）然可以在係統的控製下保持著固定不動的狀（zhuàng）態，所以要求（qiú） xyz 三軸在（zài）此過程中對其進行相應的補償，從而（ér）保證加工出來的工件表麵精（jīng）度與工（gōng）件的質量。

4 、結語

在模具加工的過程中，使用五（wǔ）軸（zhóu）加工中（zhōng）心係統（tǒng）可以適當的延長道具的使用壽（shòu）命（mìng），完成三維坐標係統無法加工的（de）複雜曲麵。本文主要論述了五軸加工中心在汽車模（mó）具如深腔、側壁以及斜孔、複雜曲麵類中的應用與加工，論述了五軸加工中（zhōng）心的概述和（hé）優勢。

投稿箱：
如果您有機床行業、企（qǐ）業相（xiàng）關新聞稿件發表，或進行資訊合作（zuò），歡（huān）迎聯係本網編輯（jí）部，郵箱：skjcsc@vip.sina.com

更多（duō）相關信息

名企推（tuī）薦

業界（jiè）視點

| 更多

行業數據

| 更多

博文選萃

| 更多