采用不同的刀具和方法优化五轴加工数控技术

　　使用五轴数控加工可以从几个方面提供诸多益处。通过分析设备、工艺和装夹，尤其是切削刀具和切削作用，就能从中而受益。

　　除了通过全五轴数控加工才能完成某些特征外，也可选择性地简化利用五轴的数控加工工艺。其中包括使用三加二轴，或有时仅使用三轴，尤其是对于各种粗加工、半精加工和修铣工序。

　　尽管有些零件特征具有双曲线轮廓，并且会同时沿着五轴运动，但使用正确的刀具再保持适当的恒定吃刀量，就能高效地加工出几乎任何曲度。

　　使用五轴数控 加工的主要好处

　　显而易见是能够高效地获得复杂的三维（双面）零件特征，不仅精度高，而且表面质量极佳。一般仅需一次装夹和最少的切削工序，切削时间大为缩短，刀具悬伸始终保持尽可能地短。此外，往往也会提高金属去除率，并且刀具碰撞风险可控。对五轴加工、联动加工以及三加二轴加工而言，切削刀具和工艺选择是获得成功结果的关键因素。与三加二轴加工相比，联动加工时的工艺选择更为重要，因为前者挑战性较低，可以当作三轴工序看待。

图1

　　五轴CNC加工基于机床在五个轴上运动而生成3D零件形状的能力。而且，真正的五轴联动数控加工指的是除了能够沿着旋转轴定位刀具外，切削时刀具还能顺着这些轴进给。其必然结果是使得机床一次装夹就能形成复杂的零件形状。除三个基本轴（x、y和z）之外，还包括两个附加轴（b和c，或者有时为a和c，具体取决于机床配置），切削时绕着z轴和绕着y轴（或x和y）旋转。当机床主轴或工作台以某一角度固定，并且在三轴模式下进行加工时，即为三加二轴加工。从机床的角度来看，有多种方法可以获得五轴加工：五轴加工中心、倾斜工作台布置或通过主轴头附件。

图2

　　采用CoroMill Plura（金刚铣）整体硬质合金立铣刀五轴联动数控加工叶轮

　　旋转刀具产生在零件表面上的纹路是主要的考虑因素。为此，切入角和刀具倾斜角度通过CAD-CAM程序实现，并且应在设计装夹方式时予以考虑。不仅切削刃的主偏角，而且刀具吃刀量和后角大小都会产生影响，以至于避免背切现象，切入角可根据刀具中心线和进给方向上刀具接触点处垂直于工件表面的垂线之间的夹角测得。在许多情况下，该值会保持恒定，且与所用刀具的推荐值相符，但如果CAM允许，也可通过编程予以改变。利用固定的切入角，刀具即可在整个进给方向上相对于零件表面以预定角度倾斜。该切入角基于表面上最小的内半径和刀具的有效直径。