基于立式加工中心的五轴加工曲面特性分析情

　　第 ３ 期（总第 １８４ 期）２０１４ 年 ０６ 月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo ． ３Jun ．文章编号 ： １６７２‐６４１３（２０１４）０３‐０１９３‐０２基于立式加工中心的五轴加工曲面特性分析齐孟雷（辽宁机电职业技术学院 ，辽宁 丹东 １１８００９）摘要 ：以立式加工中心为例介绍了五轴数控加工中心的坐标系和旋转轴配置型式 ，通过与三轴联动加工中心的曲面加工路径的对比 ，分析并归纳了五轴数控加工中心的加工特性和优势 ，为工业生产中制造设备的选用提供了理论依据 。关键词 ：五轴加工 ；加工中心 ；特性分析中图分类号 ： TG６５９ 文献标识码 ：B收稿日期 ： ２０１３‐１１‐１３ ； 修回日期 ：２０１３‐１２‐２５作者简介 ： 齐孟雷 （１９７９‐...

　　第 ３ 期（总第 １８４ 期）２０１４ 年 ０６ 月机 械 工 程 与 自 动 化MECHANICAL ENGINEERING & AUTOMATIONNo ． ３Jun ．文章编号 ： １６７２‐６４１３（２０１４）０３‐０１９３‐０２基于立式加工中心的五轴加工曲面特性分析齐孟雷（辽宁机电职业技术学院 ，辽宁 丹东 １１８００９）摘要 ：以立式加工中心为例介绍了五轴数控加工中心的坐标系和旋转轴配置型式 ，通过与三轴联动加工中心的曲面加工路径的对比 ，分析并归纳了五轴数控加工中心的加工特性和优势 ，为工业生产中制造设备的选用提供了理论依据 。关键词 ：五轴加工 ；加工中心 ；特性分析中图分类号 ： TG６５９ 文献标识码 ：B收稿日期 ： ２０１３‐１１‐１３ ； 修回日期 ：２０１３‐１２‐２５作者简介 ： 齐孟雷 （１９７９‐） ， 男 ， 河北衡水人 ， 讲师 ， 工程硕士 ， 主要研究方向 ： 机械制造与自动化 。1 立式五轴数控加工中心的型式五轴加工因为多了两个旋转轴 ， 因而具备了一些三轴加工所没有的优点 ， 如生产率较高和较短的设定时间 ， 而且极适合用于复杂几何曲面的加工 ， 如涡轮叶片 、 叶轮和其他高附加值的产品 。数控加工中心机构上的运动坐标系通常以右手直角笛卡尔坐标系定义 ：X ， Y ， Z三个线性移动轴和分别绕着 X ， Y ， Z轴旋转的 A ， B ， C 轴 ， 线性轴依手指所指方向为正方向 ， 旋转轴依手指指向的顺时针为正方向 ，如图 １ 所示 。 所以五轴数控加工中心泛指包含 ３ 个直线 个旋转轴 ， 可同时进五轴同步运动加工的机器 。 因为 ５ 轴数控加工中心具备 ５ 个自由度 ， 若按旋转轴的旋转方向不同来规划刀具的切削移动方向则可以配置出许多型式 ， 见表 １ 。 从中归纳出的 ３ 种最基本的五轴立式加工中心的布局如图 ２ 所示 。［1］图 １ 右手坐标系定义示意图因为五轴立式加工中心的旋转轴配置方式不同 ，故加工特性也不同 ， 应根据加工工件来选择适当的加工中心 ， 以避免加工困难和精度不够 。 不同构型五轴立式加工中心的加工特性如下 ：（１） 型式 a ： 工作台倾斜型 ， 即两旋转轴在工作台 。① 主轴可在 X ， Y ， Z三轴上作移动 ， 平台在 A ， C 轴上可旋转 ；② 此型式为在一般三轴机器的平台上加装倾斜与旋转伺服机构 ， 降低夹具成本 ， 是最经济的方式 ，也是应用较普遍的机型 ；③ 主轴负载较小 、刚性高 ， 可承受重切削 ；④ 沿 C 轴动作 ， 在环形和轮廓外形上有较好的复杂曲面加工能力 ；⑤ 适用于中小型工件加工 ，因为大型工件需要较大扭矩的旋转移动平台 ；⑥ 实际加工时 ， 只需沿着 Z 轴就能轻松进退刀 ， 加工倾斜面及孔时 ， 可用三轴加工进行程序设计 ， 并可用刀具补偿功能 。（２） 型式 b ： 主轴倾斜型 ， 即两旋转轴在刀具轴 。① 由主轴头在旋转分度以及倾斜分度的动作来完成切削加工 ；② 因主轴具有 ５ 个自由度 ， 不适合重切削 ；③适合大型工件加工 ， 如汽车钣金模具或航天零件 。（３） 型式 c ： 工作台／主轴倾斜型 ， 即两个旋转轴分别在刀具轴及工作台 ， 具有 ３ 个平移和 １ 个旋转自由度的主轴及一个旋转平台 。表 １ 五轴立式加工中心的旋转轴位置型式分类型式abc旋转第一轴工作台刀具轴刀具轴工作台旋转第二轴工作台刀具轴工作台刀具轴2 五轴加工特性分析