浅谈多轴数控技术的编程

　　随着电子信息技术的发展，以数控机床为代表的数字化制造技术作为机电一体化加工母机的核心，已经成为现代国家的经济建设和国防发展的重要基础。数控机床及加工技术的发展与应用是代表国家和企业制造技术能力的体现。

1 多轴数控加工技术的特点

　　数控技术从问世以来的60多年时间里，综合应用了自动控制、计算机技术、精密测量和机床结构的最新成果，迅速成为金属切削加工的关键设备。机床结构由基本的两轴控制(数控车床)、三轴控制(数控铣床)发展到车削中心、加工中心，控制轴数达到四轴、五轴乃至更多轴数控制，分辨率可达0.05μm，机床移动轴的速度可达240 m/min，程序编制实现软件设计与加工仿真技术、工艺方法实现微纳米超精及复合加工技术。

　　1.1 多轴加工的内容

　　所谓多轴加工就是在原有三轴加工的基础上增加了旋转轴的加工。多轴加工可以分为：一是利用多轴数控机床进行三轴以上的联动加工，一般是三个直线轴同一个或二个旋转轴的联动加工，即四轴联动或五轴联动加工；二是利用多轴数控机床进行任意两轴或三轴的联动加工，是采用1～2个直线轴和1～2个旋转轴的联动加工。

　　1.2 多轴加工的优点

　　(1)通过定义适当的刀轴变化，可以避开刀具干涉，能够加工复杂曲面；(2)采用侧面铣削的方法，能够实现一刀精加工成型；(3)采用大直径刀具端面铣削，对曲率半径大且变化较小的大型曲面，刀具能够大跨度切削，显著地提高表面质量和加工效率；(4)刀轴的可变化使复杂零件一次装夹加工空间多个表面，实现工序集中，提高相互位置精度；(5)五轴数控机床的刀具、工件位姿角随时可调，可避免球头铣刀的端部切削，充分利用刀具的最佳切削点切削；(6)利用大直径的刀具解决复杂曲面的清角问题，采用更高的切削速度，提高加工质量和效率。

　　1.3 多轴加工的工艺

　　多轴数控机床加工零件的复杂性，决定了编程必须采用CAM软件自动编程，工艺设计与三轴数控工艺相比凸显出重要性。在设计工艺方案时，应考虑：(1)如何划分加工区域，加工区域表面形状或不同区域尺寸差异较大时尽量选择分区加工。(2)如何设计走刀路线，首先要根据零件的结构、毛坯状况、定位安装和夹紧的需要，重点是要保证工件的刚度和利于保证加工精度。从上、下工序的定位与夹紧，加工阶段的划分，利于选择工序集中的原则等综合因素通盘考虑。(3)如何加工方式规划，加工方式规划是实施加工工艺路线的细节设计。(4)如何确定切削参数，选择加工参数时应考虑具体的结构对象、加工方式、加工要求和工件材料等因素同时还要根据机床的具体情况，合理计算确定有关参数，使工艺设计符合实际加工的要求。

2 多轴加工的程序编制

　　2.1 多轴数控机床的类型

　　多轴数控机床最显著的特点是都选用具有刀具库的的加工中心或车削中心。一般以三个直线轴与两个或三个旋转轴组合构成。通常组合成三种形式：(1)双摆头型多轴机床，两个旋转轴都作用在刀具上，这种配置形式的主轴加工非常灵活，工作台面可以设计很大，适合于大型零件加工，机床结构采用龙门式布局。这类主轴的摆动结构比较复杂。(2)双摆台型多轴机床，两个旋转轴都作用在工作台上，这种配置形式的主轴结构简单，主轴刚性较好。但工作台由于需要完成两个旋转运动，结构较复杂，进而工作台的承载能力小，适用于小型零件的加工。(3)摆头转头多轴机床，旋转轴的旋转运动分别由刀具摆动和工作台转动实现的，即介于上述两种机床之间，适用于中型零件的加工。