五面加工还是五轴联动?

棱柱型工件的五个侧面,既可以在具有万能主轴头的四轴铣床上一次装夹加工,也可以采用五轴联动机床加工。在棱柱型工件的五个可触及的平面需要在一次装夹进行加工的情况下,最显然的方法是用五轴联动的机床加上。当然三个直线轴和两个回转轴同时联动的机床主要涉及到更为复杂的加工任务,而且他们已在一般制造业中广泛应用了。     

台式微小型五轴联动机床研制及微小工件加工

研发了一台可适用于微小工件加工的台式微小型五轴联动机床,给出该机床的基本构成,建立了基于PMAC运动控制器的开放式数控系统,利用双频激光干涉仪对机床样机进行了精度检测,并经过误差补偿达到设计要求。以某微细薄板工件加工为例,验证了该机床可以满足微小工件的加工要求。     

回转工作台和圆周进给

1 圆周进给装置是多轴加工的关键机床在加工复杂形状表面时,为了提高加工效率、保证加工质量和防止干涉,除了3个笛卡尔坐标系X、Y和Z轴的进给外,还需有控制刀具与工件相对姿态的回转坐标系A、B或C轴的圆周进给,即第4轴和第5轴,加上3个直线轴,构成5轴联动加工,如图1所示.     

基于双激光跟踪仪的五轴联动激光机床空间精度检测

五轴联动机床的空间精度是衡量五轴联动机床性能的关键指标，针对五轴联动激光机床在空间精度检测过程中，因受限于五轴联动激光机床的空间结构特点而难以测量的问题，提出基于两台激光跟踪仪对五轴联动激光机床空间精度进行识别与测量的方法。两台跟踪仪分别记录五轴联动激光机床上下两部分运动轨迹，并将轨迹坐标提取出来，再将坐标值根据相同位置进行综合汇总提取，然后通过曲线拟合得到最终合成轨迹，最后用最小二乘法比较设定轨迹与实测拟合轨迹的差值，得到机床的空间轨迹精度。试验测试表明，相较于传统的激光干涉仪或连杆仪的测量方式，通过双激光跟踪仪标定拟合的方式可以更快速有效地得到五轴联动激光机床绕B、C轴进行RTCP联动的精度和空间轨迹精度，并且该方法具有较高的可操作性与重复性。     

弯管内表面数控铣削加工方法研究

介绍了依据五轴联动加工原理避免弯管内表面加工干涉和改善切削不均匀的加工方法,进行了实验工艺规划、加工区域划分、数控程序编制等研究。采用球头刀具,调整刀具姿态,使刀具和工件表面的位置角近似不变,在四轴及五轴联动机床上进行了样件的试制。研究结果表明,该铣削加工方法可避免刀具与工件的局部干涉和整体干涉;切削状态稳定;最终表面质量一致性好,粗糙度满足技术要求（Ra=3.2μm）。研究结果为核电主管道以及同类弯管内表面的铣削加工提供了理论和试验依据。     

DMG集成激光纹理加工技术

DMG致力于提供新的生产方法,推出创新复合加工机床。SAUERLASERTEC紧跟集团公司的步伐,在表面激光纹理加工领域取得了重大进展。激光纹理加工是一项相对较新的加工工艺,对工具和模具制造业的客户颇具吸引力。这一技术与用途广泛的五轴联动加工技术相结合后尤其适合加工复杂的3D模具。     

五轴联动数控机床的结构和应用

介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势;阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程（CAD／CAM系统）及其优缺点;详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数;列举了四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况。     

多轴机床铣头新型自动松拉刀结构设计研究

多轴机床是指超过3个运动自由度的机床,多轴机床的代表是五轴联动机床。五轴联动机床提高了机床的自动化水平、加工领域和工作效率,扩大了机床的加工范围和使用范围,同时提高了机床的使用价值。文中对五轴联动数控机床铣头部件-自动松拉刀结构进行了分析研究,对松刀和拉刀动作的运动进行了分析,分析了在切削加工中刀具锁紧的机理。     

复合加工CAM技术应用现状及前景

近年来,随着五轴联动加工技术的成熟应用,五轴联动车铣复合或铣车复合加工中心越来越多地获得了企业的青睐。复合加工机床突出体现了工件在一次装夹中完成大部分或全部加工工序,     

五轴数控机床几何误差建模方法研究

五轴数控机床是实现工件复杂表面精密加工的重要设备,而机床本身精度是保证加工精度的重要前提。以一台大型五轴数控加工机床为研究对象,分析各项误差,应用多体系统运动学理论,建立移动轴与旋转轴的几何误差数学模型,推导出刀具相对工件坐标系的位置与姿态误差表达式,为误差补偿提供精确数学模型,提高机床加工精度。     

类回转体曲面数控加工刀位轨迹规划

针对类回转体曲面高速进给数控加工,提出螺旋线驱动方式下圆环刀具加工轨迹的规划方法。构造螺旋线作为类回转体曲面的导动线,根据曲面上已知接触点轨迹的切线方向估算后续导动点对应的初始接触点。计算初始接触点处圆环刀具的刀心位置,再计算初始刀心位置与后续导动点对应的目标刀位点分别在圆周方向以及轴向的距离差值,利用相邻刀位点与相邻接触点存在的准相似关系,得到接近目标接触点的搜索方向和步长,经过迭代得到目标接触点和刀位点。在分析接触点处曲面曲率和圆环刀曲率的基础上,给出圆环刀加工误差计算方法。将所提出的算法用于鞋楦的五轴数控轨迹规划中,计算结果表明,该算法搜索效率较高,具有理论和实际应用价值,并通过鞋楦的五轴数控加工试验验证了算法的有效性。     

自由型面的五轴激光淬火轨迹规划算法研究

为保证复杂型面的激光淬火质量,针对自由型面的激光淬火路径规划直接影响着淬火后自由型面表面硬度的均匀性这一特点,在分析激光淬火加工工艺特点的基础上,提出了等弧长的激光淬火轨迹算法来确定自由型面上的激光淬火轨迹。该方法通过激光淬火试验,确定了最佳激光淬火光道距离并进行了相应的计算。利用三次B样条参数曲面进行了实例计算,验证了所提出算法的可行性。     

Automatic NC-Data generation method for 5-axis cutting of turbine-blades by finding safe heel-angles and adaptive path-intervals

In this paper, an efficient method tor generating 5-axis cutting data for a turbine blade is presented. The interference elimination of 5-axis cutting currently is very complicated, and it takes up a lot of time. The proposed method can generate an interference-free tool path, within an allowance range. Generating the cutting data just point to the cutting process and using it to obtain NC data by calculating the feed rate, allows us to maintain the proper feed rate of the 5-axis machine. This paper includes the algorithms for: (1) CL data generation by detecting an interference-free heel angle, (2) finding the optimal tool path interval considering the cusp-height, (3) finding the adaptive feed rate values for each cutter path, and (4) the inverse kinematics depending on the structure of the 5-axis machine, for generating the NC data.     

截面线等误差步长法计算点云刀具路径规划

提出了一种利用截面线等误差步长法计算点云刀具路径的算法。首先定义一组截平面,运用点云切片算法求出截平面与点云的交线,作为刀触点(CC)轨迹。刀触点轨迹是由大量离散点组成的点集,本文中提出了一种等误差步长法对刀触点轨迹计算刀触点,然后利用最小二乘法拟合刀触点附近点获得平面,平面法矢作为刀触点的法矢,沿法矢偏置刀具半径得到对应的刀位点,并对生成的刀位点进行干涉处理。该算法计算出的刀具路径包含的刀位点数量更少,误差均匀且都满足最大误差要求,最后通过实例验证了算法的可行性。     

Iso-scallop tool path generation in 5-axis milling

This paper presents a new method of computing constant scallop height tool paths in 5-axis milling on sculptured surfaces. Usually, iso-scallop tool path computation methods are based on approximations. The attempted scallop height is modelled in a given plane to ensure a fast computation of the tool path. We propose a different approach, based on the concept of the machining surface, which ensures a more accurate computation. The machining surface defines the tool path as a surface, which applies in 3- or 5-axis milling with the cutting tools usually used. The machining surface defines a bi-parametric modelling of the locus of a particular point of the tool, and the iso-scallop surface allows to easily find iso-scallop tool centre locations. An implementation of the algorithms is done on a free-form surface with a filleted end mill in 5-axis milling.     

自由曲面5轴数控加工刀位轨迹的生成算法

应用计算几何技术来决定优化的刀具定位和刀具姿态以实现环形刀的5轴自由曲面数控加工。环形刀起切削作用的环形部分曲率半径的变化范围更大,而且刀具姿态随曲率而变化。这些特性使得该方法比平底刀且固定刀具姿态的加工方法更优越。分三部分来实现：①优化刀具定位和刀具姿态。②刀具轨迹规划。③干涉检测。     

整体叶轮鼓形刀五坐标数控加工刀位轨迹生成

研究了用鼓形刀具进行整体叶轮五坐标数控加工的编程技术.根据鼓形刀具的几何特点,设计了一种无干涉的鼓形刀刀位轨迹生成算法,开发出整体叶轮五坐标数控加工程序生成功能模块.通过算例,证明设计的鼓形刀无干涉刀位轨迹算法是切实可行的,与球头刀相比,对于同样的残留高度,可以增大加工行距,使刀轨长度变短,可提高整体叶轮数控加工的效率.     

基于激光跟踪仪标定五轴数控加工中心主轴

为了满足高精度加工大口径光学元件的需求,对原有的三轴机械加工中心上进行了一系列技术改造,从而实现了光学元件的五轴数控加工.介绍了三轴系统数控加工中心到五轴数控加工中心的改造过程,并提出了一种标定改造后主轴参数的方法.该方法运用高精度激光跟踪仪建立坐标系、采集数据,计算系统几何参数,由此对主轴的杆长、摆角等参数进行精确标定和精度分析.结果显示,角度量标定精度优于10.000″,长度量标定精度优于0.040 mm.实验证实提出的方法对类似的工作具有普适性.     

Tool Positioning Algorithm Based on Smooth Tool Paths for 5-axis Machining of Sculptured Surfaces

The current research of the 5-axis tool positioning algorithm mainly focuses on searching the local optimal tool position without gouging and interference at a cutter contact(CC) point,while not considering the smoothness and continuity of a whole tool path.When the surface curvature varies significantly,a local abrupt change of tool paths will happen.The abrupt change has a great influence on surface machining quality.In order to keep generated tool paths smooth and continuous,a five-axis tool positioning algorithm based on smooth tool paths is presented.Firstly,the inclination angle,the tilt angle and offset distance of the tool at a CC point are used as design variables,and the machining strip width is used as an objective function,an optimization model of a local tool positioning algorithm is thus established.Then,a vector equation of tool path is derived by using the above optimization model.By analyzing the equation,the main factors affecting the tool path quality are obtained.Finally,a new tool position optimization model is established,and the detailed process of tool position optimization is also given.An experiment is conducted to machine an aircraft turbine blade by using the proposed algorithm on a 5-axis blade grinding machine,and the machined blade surface is measured with a coordinate measuring machine(CMM).Experimental and measured results show that the proposed algorithm can ensure tool paths are smooth and continuous,improve the tool path quality,avoid the local abrupt change of tool paths,and enhance machining quality and machining efficiency of sculptured surfaces.