隨著航空航天、兵器、船舶及汽車等機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜、精密。普通的3軸數(shù)控加工中心已不能滿足加工需要，五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的出現(xiàn)適應(yīng)了產(chǎn)品生產(chǎn)的要求，并成為未來機(jī)械制造技術(shù)發(fā)展和普及的方向。針對一個存在倒扣面的異形體零件，利用雙轉(zhuǎn)臺五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心，一次裝夾完成了全部工序的加工，解決了三軸數(shù)控機(jī)床無法完成的曲面零件的加工。

1 零件的加工分析

　　由圖1可以看出，該異形體零件主要由U形倒杯體、底座和過渡曲面組成，加工材料為45號鋼。結(jié)構(gòu)上看似簡單，但由于存在倒扣面，所以采用三軸數(shù)控機(jī)床無法完成零件的加工。五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心在3個直線軸X、Y、Z的基礎(chǔ)上增加了2個旋轉(zhuǎn)軸，可以控制刀具的軸線方向隨加工表面法線方向的不同而進(jìn)行相應(yīng)的改變，從而可以加工復(fù)雜曲面或三軸無法完整加工的曲面。因此該異形體零件需采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心進(jìn)行加工。

2 零件的參數(shù)化建模

　　圖2異形體零件三維模型利用CAXA制造工程師2011軟件進(jìn)行零件的幾何建模:

　　(1)利用放樣命令生成U形倒杯體;

　　(2)利用拉伸增料生成底座;

　　(3)利用過渡命令進(jìn)而生成完整的異形體模型。

3 零件的加工策略規(guī)劃

　　粗加工。為了提高加工效率，應(yīng)首先采用固定軸功能和分層切削的方式，利用平底立銑刀對毛坯進(jìn)行粗加工，保證大面積加工余量在最短時間內(nèi)被去除。

　　半精加工。利用五軸聯(lián)動功能，采用與加工表面的幾何特性相適應(yīng)的刀具軌跡，對不同表面進(jìn)行半精加工，確保去除粗加工后的大余量，使各加工表面保留適當(dāng)、均勻的精加工余量。

　　精加工。為了保證零件加工的精度、表面質(zhì)量和效率，最后利用五軸聯(lián)動功能，采用球頭銑刀分別對不同的表面進(jìn)行精加工。

4 刀具軌跡的生成

　　刀具軌跡的生成是實(shí)現(xiàn)曲面數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理的刀具軌跡，不僅可以提高曲面加工的質(zhì)量和效率，還可以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工能力。

　  異形體零件粗加工刀具軌跡該異形體加工中，粗加工采用3軸的平面區(qū)域粗加工，利用Φ8的平底立銑刀對毛坯進(jìn)行分層加工，平面區(qū)域粗加工可以高效地去除大余量，為半精加工創(chuàng)造條件。

半精加工中，U形杯體倒扣面及底座上表面利用Φ8的球頭銑刀，采用3軸生成軌跡轉(zhuǎn)五軸進(jìn)行五軸側(cè)銑加工，五軸側(cè)銑既可獲得較好的表面，又可提高切削效率，而且避免了加工過程中刀具的零線速度切削。可通過設(shè)定加工參數(shù)來控制刀具軸線與加工面的角度。U形倒杯體內(nèi)杯面的半精加工利用8的球頭銑刀采用3軸的參數(shù)線精加工。　

精加工中，U形倒杯體倒扣面及底座上表面利用Φ8的球頭銑刀仍采用五軸側(cè)銑進(jìn)行加工，U形倒杯體內(nèi)杯面利用Φ8的球頭銑刀采用3軸的等高線精加工。過渡面的加工也采用五軸側(cè)銑加工。

5 零件的仿真加工

　　零件的刀位文件生成以后，通過多軸后處理設(shè)置轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)控程序，再將生成的數(shù)控程序?qū)隫ERICUT7.0數(shù)控仿真加工軟件進(jìn)行零件的仿真加工。仿真加工時構(gòu)建的機(jī)床要與實(shí)際加工機(jī)床結(jié)構(gòu)一致，零件的安裝位置也與在實(shí)際機(jī)床上的位置一致。通過仿真加工，可以驗(yàn)證刀具軌跡的合理性，檢查實(shí)際加工過程的干涉碰撞現(xiàn)象，還可檢驗(yàn)后置處理設(shè)置及生成的數(shù)控加工程序的正確性，從而優(yōu)化了刀具軌跡，降低了零件實(shí)際加工的出錯率，使零件的加工效率和加工精度得到了提高。

　　異形體零件的仿真加工6零件在機(jī)床上的實(shí)際加工零件仿真加工通過以后，即可將優(yōu)化后的數(shù)控加

　　工程序?qū)雽?shí)際機(jī)床進(jìn)行零件的實(shí)際加工。零件實(shí)際加工使用的雙轉(zhuǎn)臺五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心，C軸可在0°～360°范圍內(nèi)連續(xù)回轉(zhuǎn)，A軸可在－10°～100°的范圍內(nèi)來回擺動。將毛坯用安裝在轉(zhuǎn)臺上三爪直接夾持，一次裝夾完成了零件的全部加工，經(jīng)檢測，尺寸精度、表面質(zhì)量全部合格。