基于CIMATRON的五轴3+2定位加工实践

　　五轴加工技术是现代制造业生产中的高端技术，在复杂高精度零件生产中占有极其重要的地位。随着现代制造业的不断发展，五轴加工技术因为其可以缩短施工准备周期、降低工装成本及提高生产效率等方面成效显著，在机械、航天、汽车、机车零件加工领域的应用日趋广泛，目前五轴加工技术从机床联动轴数量的角度下来说大体上可以分为五轴联动加工与五轴3+2轴定位加工两种，其中3+2轴定位加工以其加工成本相对较低及应用面广的特点在零件加工领域占据了更大的比重。本文在CIMATRON软件平台的基础上，借助应用实例，通过工件的装夹、定位和加工方案的设计3个方面对五轴3+2定位加工技术进行探讨。

　　五轴3+2技术从机床联动可以定义为是针对具备X/Y/Z 3个直线移动轴，A、B、C(3个旋转轴中任意两个轴的机床，大多数五轴机床是由3个直线坐标轴和2个回转轴组成)运动功能的机床控制的方法的技术，优点是切削稳定，基本跟三轴一样控制，开粗余量比较好计算，而且只有直线轴联动，加工速度比较快。同时因为减少了联动轴数，提高加工的稳定性。CIMATRON是以色列开发的强大的CAD/CAM软件，主要侧重于数控加工，通过实体或曲面混合建模，再通过编程向导生成刀具路径来产生控制机床运动所需要的代码。该软件的E8版本开发的五轴模块在实际加工中功能强大、使用简便，本文通过应用实例进行说明。

1 模具凸模分析

　　1.1 图样分析

　　图1为本文所需加工的样例，从图样分析可以看出该凸模处于1个和水平面成30。的斜面上，如果采用普通三轴机床加工，由于其刀具相对于工件的位置角在加工过程中不能变，加工某些复杂自由曲面时，会产生欠加工(即加工不到)。采用传统三轴加工方式要完成加工需要制作配合装夹的工装，同时由于毛坯的外表面为圆柱体，不易定位，该件为单件试制，制作工装成本提高较多同时延误交付时间。而用五轴机床加工时，可以通过CAM软件控制CNC控制器实现对五轴机床的主轴头或床身进行3+2分度处理从而实现对刀具/工件的位鼍角在加工过程中的调整。这样就可以避免刀具工件的干涉并通过1次装夹(如图2)完成全部加工，在不考虑工装的情况下提高了加工能力和生产效率，其基本加工工艺介绍如下。

　　1.2 工艺方案设计

　　1.2.1 加工准备

　　本例采用的DMG60P五轴机床进行验证，机床结构显示如图3，该机床具备X/Y/Z 3个直线移动轴和B、C 2个旋转轴；控制系统为Heidenhain IT—NC530，机床最高转速18000r/min，材料为硬铝件，车削加工成回转棒料的基本形状，上下定位表面平面铣削加工完毕，这样可以减少在数控加工中的装夹时间，毛坯装夹方式如图4。

　　1.2.2 加工工艺

　　加工流程见表1。