五軸聯動機械加工中心加工梭板零件
機械加工中心已成為現代制造業的“主力軍”，它以其加工精度高、效率高、精度穩定等特點，在工廠、研究所及學校等部門得到了越來越廣泛的普及，而五軸聯動加工中心可以滿足形狀更復雜、工序更多的產品的加工。五軸聯動即為加工中心三根主運動軸（X、Y、Z）和兩根旋轉軸（一般為A、C或B、C）一起運動的一種加工形式，通常用來加工葉輪、機翼、模具等帶有復雜曲面的零件。因其裝夾一次便可加工出零件絕大部分甚至全部工序，所以避免了三軸、四軸加工中心在多次裝夾中產生的定位誤差，因此加工出來的零件精度更高，所用輔助時間更少。
一、三維軟件在加工中的應用
五軸聯動機械加工中心僅憑人腦已經難以想象它動作時的實際情況了，而且不可能通過手工編程實現對曲面零件的聯動編程，即使機床能通過手編程序聯動起來，加工出來的零件尺寸也不可能十分精確。因此必須借助于CAD/CAM軟件，才能實現機床的五軸聯動以及在加工時讓刀具找到準確的點位。目前，有UG、CATIA、Cimatron、Powermill等三維軟件在三維建模及加工中有巨大優勢。
筆者習慣用Cimatron軟件進行建模及加工，它是一個將CAD、CAM集成一體的軟件，將模型轉到加工環境中不會有數據的丟失，可以滿足加工時所需的各項功能，具有2.5軸到5軸的加工能力，可滿足高速銑削的所有加工策略。Cimatron軟件具有人性化、智能化的特點，可以提高編程效率而且非常安全，能提供數控仿真環境，并可做干涉、碰撞及過切檢查。
二、機械加工中心加工零件的一般過程
機械加工中心加工零件時，首先應編制零件的加工程序，這是數控機床的工作指令。將加工程序輸入到數控裝置，再由數控裝置控制機床主運動的變速、起停、進給的方向、速度和位移量，以及其它如刀具選擇更換、工件的夾緊松開、冷卻潤滑的開關等動作，使刀具與工件及其它輔助裝置嚴格地按照加工程序規定的順序、軌跡和參數進行動作，從而加工出符合要求的零件。
三、難點問題舉例及解決辦法
梭板零件為我廠圓織機上的重要配件，圓織機主要用來生產編織袋，而梭板起著穿線、引線的作用。傳統工藝中，梭板的生產工序如下：
1）鑄造出整體外形；
2）打磨機打磨外形，使之較光整，并留出余量；
3）銑床上以中心對稱銑兩側面、銑圓弧面（上下表面）上澆冒口；
4）鉗工去毛刺，銳邊倒鈍；
5）銑床上裝夾兩次加工出的四凸臺復合斜面；
6）精銑梭頭；
7）鉗工鉆板上各直孔及深斜孔；
8）四個凸臺清根、去毛刺；
9）檢驗。
引進五軸加工中心后，對梭體加工工藝進行了改進，新工序如下：
1）鑄造出整體外形，上表面留出1mm余量；
2）銑床上以中心對稱銑兩側面、銑圓弧面（上下表面）上澆冒口；
3）五軸聯動加工中心通過一次裝夾，加工出復合斜面并鉆斜深孔及攻螺紋，精銑上表面余量；
4）四個凸臺清根、去毛刺；
5）檢驗。
與老工序相比，新工序具有以下優點：
（1）新工藝中鑄造出整體外形，上表面留有1mm余量，余量通過五軸聯動加工中心去除，這樣既可減少老工序二中鉗工打磨的工作量，而且上表面的精確度和光潔度也會提高。
（2）一次裝夾便可精銑上表面及四個復合斜面余量，還可完成鉆斜孔、直孔及攻螺紋，減少了二次裝夾的輔助時間，避免了二次裝夾產生的定位誤差。
（3）新工序集中，加工效率和精度都大大提高，且尺寸穩定。
新工序三中，五軸聯動加工中心實際加工時會遇到以下難點：
（1）不易裝夾定位。梭板的長×寬×高=472×126×111mm，本身尺寸較大，且梭身成圓弧形，只有5mm厚，材料為整體鑄鋁，夾緊力和切削力稍大一些就容易變形。為此，我們設計了專用夾具，夾具做成圓弧形，半徑與梭板半徑相同，使之形成包容面與被包容面的關系。夾具兩側各有兩個墊塊，四個墊塊通過螺釘將梭板兩側面（工序二中兩側面已精銑）固定。此時梭板的裝夾定位完成。
（2）加工時易產生干涉、碰撞。切除上表面及凸臺復合斜面余量時，需用軟件編程實現機床的五軸聯動。此時應考慮干涉的問題：主軸與工作臺的干涉、刀柄與夾具的干涉、刀具與工件的碰撞等。筆者用Cimatron編程時，將工作臺和夾具的模型都做進了編程環境中，這樣在自動生成程序時，軟件會自動計算干涉和碰撞的可能性，并將有可能出現干涉、碰撞的程序段標示出來，再進行修改，最后進行了機床仿真，發現無干涉、碰撞后，才生成后置程序，確保實際加工時的安全性。
（3）加工斜深孔時不易找準角度且容易斷刀。如圖3所示，8個孔均與復合斜面垂直。鉆中心孔時，先將C軸旋轉一個角度，再將A軸旋轉一個角度，使之達到斜孔的要求。8個孔中，4個小孔為M4的螺紋孔，另4個孔為Ø6的通孔，凸臺厚度達30mm,屬于深孔加工。鉆孔時，轉速和進給速度較低，且要斷屑和排屑，切削液澆灌充分，這樣才能保證刀具鉆孔時的強度，不會發生斷裂，也不易引偏、打擺。
五軸機械加工中心在攻克加工難關、改進工藝方法、開發新品中起到不可替代的關鍵作用，使加工效率和精度都大大提高，本文中梭板就是一個典型的例子。實際加工中，確實會遇到諸多困難、問題，但隨著技術的成熟、經驗的積累，這些問題都會迎刃而解，五軸機械加工中心的優勢也會越發地明顯。
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