五轴五联动加工中心在钟表行业中的应用

　　广东珠江三角洲广州地区的钟表产量占全世界的1/4。为了提高产品的档次和品质、就要导入高档的三维CAD/CAM技术，参照瑞士生产高档钟表的工艺，适应多品种小批量的市场需求，直接采用(多轴甚至五轴)加工中心制造高档钟表，以保证其清晰棱线，坚挺锐角的独特风格和造型。

　　CAMAND软件是CAM领域的一把快刀，是适用于2～5轴的最优秀的软件包之一，尤以NURBS曲面设计造型和数控加工编程等功能强大而著名。

　　瑞士威力铭WILLMIN-408加工中心具有五轴五联动的加工能力。这类五轴机床在编程和后处理上具有代表性。通过对几个零件的加工实践探索到了用CAMAND编写五轴加工程序的方法。

1 基本原理和思想

　　如图1所示，利用I-DEAS MASTER SERIES或CAMAMD软件的CAD模块进行零件的造型，然后用CAM模块编程，即可得到数控加工的刀位文件(CL文件)，再通过后处理程序(该后处理程序是针对机床结构和数控系统编制的)，即可得到数控加工程序。

图1

　　WILLMIN-408加工中心除X、Y、Z三个直线运动外，还带有一个摆动盘和一个旋转工作台。如图2所示，旋转工作台的中心与工作台旋转轴C重合，摆动盘的旋转轴B与工作台旋转轴C垂直相交。该机床是专用于钟表生产的，在旋转工作台的中心装有专用夹具固定工件，这样保证了工件的中心就是旋转轴C，把中心的X、Y值和夹具定位面上的Z值等输入工件坐标系，以备加工程序调用。

 
图2

　　该加工中心配法国NUM-1060数控系统，针对五轴平面倾斜定义了一个G150代码，可由系统本身计算出平面倾斜后的坐标变化。如图3所示，在平面倾斜和旋转前加工点的坐标为X-10.0 Y-0.0 Z-5.0，为了在平面倾斜30°同时C轴旋转后，仍能加工到该点，可使用G150代码，数控系统会计算出平面倾斜后该点的位置。在实际加工中，对简单的平面倾斜经常使用该功能。实际上在CAM中编程也同样要建立起工件相对于摆动轴的距离，以生成正确的NC程序。用CAM编写五轴加工程序，需要定出加工坐标系，该坐标系的原点即摆动轴B的位置，五轴NC程序和三轴NC程序的加工坐标系要一致。如果三轴NC程序以工件底面为Z0，则五轴NC程序Z值都必须减去摆动轴B至工件底面的距离。

图3