? 这是金属加工（mw1950pub）发布的第13006首诗

　　萨德基

　　阐述了五轴数控加工的优势与梅森汉数控控制技术的特点，提出了直径补偿金图解分析法，同时以实例校正直径补偿金图解分析法在数控铣床加工中的实用性与准确性，精简了补偿金原理的理解和数控加工程序的编制，提高了数控加工的有praziquantel，保证了零件加工产品质量的稳定性。

　　1 序言

当前，航空航天、铸件制造和船舶等领域对零部件的加工精度明确要求越来越高，但是很多零件加工存在诸多困难，尤其是空间球面的复杂零件。五轴协同数控机床是同时实现难加工零件高产品质量制造的关键设备，数控机床的人性化、易操作性已成为衡量设备加工性能的关键基础，这就对机床数控控制技术的机能模块，如控制技术的运行速度、高速高精、多轴机能、高耐酸性特性、控制技术可移植性及人机操作介面亲善性等提出了更高的明确要求。此外，由于五轴数控机床加工精度与表的模块设定具有密切联系，科学合理准确设定补偿金模块对增加制造成本，掌控机床加工精度具有关键意义，因此数控仿真软件及加工试验的校正应用领域在实际制造中也就具有关键意义。

　　2 五轴协同多轴加工与梅森汉控制技术

随着信息技术的发展，机械制造正走向智能化，同时市场对产品制造中关键部件的材质、耐酸性和加工精度等制造技术指标的明确要求越来越高。近年来，数控技术拉维县集成化、高效化和精益化的优势推动制造领域的发展，其中五轴数控机床可同时实现多技术与设备的整合，大幅延长制造流程，提升制造组织工作效率，有效地解决产品研发周期性长、设计精度低的痛点，能够满足市场对产品高组织工作效率、高精度加工的需求。

　　2.1 五轴数控加工的特点

　　1）透过3个线性轴和2个转轴完成加工组织工作。

　　2）解决了现代两轴加工无法加工到位或加工时装夹时间过长的痛点。

　　3）提高了自由球面的加工精度、产品质量和组织工作效率等技术指标。

　　4）五轴加工一种为机能定位五轴，另一种为五轴协同。机能定位五轴表现为刀轴矢量可发生改变，一般来说后沿着整个研磨方向的操作过程保持不变，由X、Y及Z方向掌控轴掌控A（B）、C转轴得以同时实现。五轴协同表现为整个研磨方向操作过程的刀轴矢量可以根据明确要求发生改变，由X、Y、Z方向掌控轴掌控A（B）、C转轴来同时实现。

　　2.2 五轴数控加工的优点

1）可增加装夹次数及装夹误差，提高加工精度。对毛蛏、曲柄和复杂零件可同时实现透过一次装夹完成现代两轴加工多次装夹工艺。

　　2）增加模块明确要求，提高表面加工产品质量与加工组织工作效率。如对陡峭侧面可使用更短的伸长加工，能够增加偏差和成本，有效延长的使用寿命。

　　3）可高效地同时实现高产品质量零件表面加工。如加工时侧刃与平刀底面也可得到充分利用；加工直纹面或斜正方形时，有助于提高加工组织工作效率与产品质量，增加手工抛光。

　　4）优化零件制造工艺，延长产品制造周期性。如将五轴加工与高速加工结合，可发生改变铸件的零部件和制造工艺，增加对现代振动加工的依赖，增加其他加工设备的使用，大大地延长铸件制造周期性。

五轴数控加工有效地精简了制造流程，延长了加工时间和泽列涅，提高了机床利用率。

　　2.3 梅森汉掌控控制技术

　　梅森汉掌控控制技术具有面向车间程式设计的特点，透过结构科学合理表单、直接GUI支持和易用模式生成工具使其成为强大的程式设计环境。透过设计科学合理与用户亲善的介面，和连续的兼容性，广泛应用领域在铣、钻、镗和加工中心的多机能线条加工。凭借简易的程式设计操作、智能化机能及亲善人机介面适应各种类型机床，同时实现高速高精加工。

　　3 机能定位五轴机床坐标变换及其应用领域

机能定位五轴机床透过2个转轴先将研磨一般来说在一个下压位置，再由方向掌控轴X、Y及Z进行加工。透过 3+2 轴机床加工（例如回转头或回转台）定义空间中的转动组织工作正方形。在此组织工作正方形，可以程式设计 2D 或 3D 加工操作。这种加工方式中回转轴总是转动到加工正方形垂直于轴的位置进行加工，加工期间加工正方形保持一般来说。TNC（梅森汉数控控制技术）提供的坐标变换循环式是圆心移位（在程序内或用圆心表掌控移位线条）、圆心设置（程序代码时设置圆心）、快照（快照线条）、转动（加工面内转动线条）、翻转常数（振动或缩小线条体积）、特定轴的翻转常数（用于放大或缩小各轴线条体积的翻转常数）、加工面（用于下压主轴头或回转组织工作台在下压坐标系中加工）。加工四斜坡零件（见图1），可透过圆心移位与加工面坐标变换循环式指令同时实现坐标变换。

　　图1　四斜坡零件

　　4 直径补偿金在数控铣床加工中的应用领域

在数控铣床加工中，直径补偿金和宽度补偿金的灵活应用领域，对零件产品质量和加工组织工作效率有非常大的影响。实际制造操作过程中，由于存在磨损、重磨及更换等工况，所以为提升制造组织工作效率，通常采用一般来说的加工程序，透过更改表中模块来调整中心与工件线条偏置值来解决粗、精加工问题。透过软件自动程式设计进行制造时，先透过三坐标测量仪测出实际直径值R′，再进行粗加工，预留精加工余量。精加工时，将R′输入表中的直径补偿金值进行精加工。当不确定直径且不方便对直径进行精确测量时，程式设计人员通常采用假定体积来进行程式设计。精加工时，采用实际直径代替假设直径的方法对直径进行补偿金，以图1中铣四周槽（48±0.02）mm体积为例，加工时其补偿金方法如下。

对零件外线条加工（见图2），其中 χ 为假定直径值（mm）；δ为单边加工余量（mm）；b为理论直径（mm），a和c都为实际直径（mm）；A为实际测量值48.1 mm；B为理想加工情况48.2 mm；C为实际测量值48.3 mm；L为刀轨中心线。选用为φ10mm铣刀，假定直径 χ 为5.1mm（实际直径偏差≤0.1mm，为便于计算 χ取5.1mm），故加工图1中四周槽，先输入直径为5.1mm进行粗加工，然后测量加工体积，如果实际测量值为48.1mm或48.3mm，推算出加工余量和实际直径（补偿金后的直径），并将实际对应直径值5.05mm或4.95mm输入到机床模块表中进行精加工。上述情况计算适应于公差对称体积形式的外端面加工，如体积（48±0.02）mm。

　　图2　直径补偿金外线条加工（一）

对零件内线条加工（见图3），其中 χ 为假定直径值（mm）；δ为单边加工余量（mm）；e为理论直径（mm），d和f都为实际直径（mm）；D为实际测量值47.7mm；E为理想加工情况值47.8 mm；F为实际测量值47.9 mm；L为刀轨中心线。选用为φ10mm铣刀，假定直径 χ 为5.1mm（实际直径偏差≤0.1mm，为便于计算取5.1mm），故对加工48mm×48mm内孔槽时，先输入直径为5.1mm进行粗加工，然后进行测量，如果实际测量值为47.7mm或47.9mm，推算出加工余量和实际直径（补偿金后的直径），并将实际对应直径值4.95mm或5.05mm输入到机床表中进行精加工。上述情况计算适应于公差对称体积内孔类加工，如体积（48±0.02）mm。

　　图3　直径补偿金内线条加工（一）

对零件外线条加工（见图4），其中δ为单边加工余量（mm）；λ为理想直径值（mm）；L 1 =8（-0.03，-0.05） mm为刀轨中心1；L 2 =（48±0.02 ）mm为刀轨原始中心；L 3 =48 （+0.05，+0.03） mm为刀轨中心2。假定精加工时， 当刀 具直径值 λ 为 5 mm ， 可同时实现体积（48±0.02）mm精加工，而当图样公差体积调整到48 （-0.03，-0.05） mm或48（+0.05，+0.03） mm时，对应直径补偿金值分别对应修正为4.98mm和5.02mm，以此体积数值进行精加工方可保证达到图样体积明确要求。

　　图4　直径补偿金外线条加工（二）

对零件内线条加工（见图5），其中δ为单边加工余量（mm）；λ为理想直径值（mm）；L 1 =48 （-0.03，-0.05） mm为刀轨中心1；L 2 =（48±0.02） mm为刀轨原始中心；L 3 =48 （+0.05，+0.03） mm为刀轨中心2。假定精加工时，当直径值λ为5mm，可同时实现体积（48±0.02）mm精加工，而当图样公差体积调整到48 （-0.03，-0.05） mm或48（+0.05，+0.03） mm时，对应直径补偿金值分别修正为5.02mm和4.98mm，以此体积数值进行精加工方可保证达到图样体积明确要求。对宽度补偿金，首先建立在加工前对刀操作过程中对宽度的正确设定，梅森汉数控控制技术机床在操作操作过程中，刀长设定操作过程前保证表中刀长模块清零，机床位置回零，并先调用零号刀。实际加工时，当出现实际刀长与标准刀长不符时，可透过设置表中宽度偏置补偿金来同时实现刀长值的补偿金，而无需修改加工程序。

　　图5　直径补偿金内线条加工（二）

　　5 典型零件铣床加工

以图1零件为例描述梅森汉程序操作过程。梅森汉数控控制技术机床在零件正方形铣床中可透过多种循环式指令同时实现，此处采用矩形型腔铣床循环式。为保证铣床完成后新零件表面为Z轴坐标零正方形，可将循环式中铣床深度与工件表面坐标设置相同数值，以便于后续加工计算。此处工件表面坐标设置为+2mm。

　　在零件四周铣床操作过程中，利用前序直径补偿金分析方法，分别进行粗、精加工。首先选用φ10mm铣刀进行粗加工，直径在控制技术表中设定为R=5.1mm，粗加工完成后进行测量，然后结合图2分析方法调整补偿金直径进行精加工。另外，深度值通常可取中差值（公差的平均值）输入，粗加工测量后若存在偏差，可透过表中宽度偏置调整。

铣床零件中心孔16mm×16mm，按图3直径分析方法进行粗、精加工，深度中差值取5.025mm进行粗加工，测量后透过宽度偏置调整后进行精加工。

　　加工零件中4个斜正方形，首先需要进行坐标转换（见图6）。同时应考虑转换新坐标环境后，铣床深度H在程式设计中的明确要求。

　　图6　斜正方形坐标转换

　　零件斜坡的铣床可透过将C轴转动一定角度同时实现4个正方形的加工（见图7）。同时对斜正方形铣床操作过程中应注意坐标零点位置。图7中H的计算见式（1）。

　　式中，H为铣床深度（mm）；α为斜坡角度（o）；L 2 为四斜坡加工件四周体积（mm）；OM为斜正方形下压点与零件中心间距（mm）。

　　图7　斜正方形铣床

由式（1）得H=3.88mm。为保证铣床明确要求，设置铣床深度值为－4mm，设置偏角值为9°。对另2个斜坡需要透过调整工件表面坐标中，C轴转动180°来掌控铣床深度值。

　　加工零件键槽，键槽宽度体积8.5 （+0.04，+0）mm，程式设计时粗加工宽度可直接写入8.52mm，选用 φ6mm铣刀，利用图5直径补偿金内线条加工案例分析方法进行零件键槽粗加工，最后透过直径补偿金进行精加工。

　　铣床零件凸台（见图8），调用圆弧凸台循环式指令进行加工，并利用图4直径补偿金外线条加工（二）分析方法进行粗、精加工。同时应注重铣床深度和工件表面坐标的正确输入。在斜坡的加工操作过程中，为避免坐标变换影响后面程序的应用领域，可在每一工序程序后面增加机床坐标及各转轴回零指令。

　　a）凸台体积

　　b）凸台高度

　　图8　零件凸台

加工零件2×φ7.8mm孔，可使用φ7.8mm钻头并调用钻孔循环式指令，同时应注意铣床深度（设置为－11.25mm）、工件坐标系关系及数值准确性。四斜坡零件加工成品如图9所示。

　　图9　四斜坡零件

　　6 结束语

　　1）五轴数控加工利用自身优势与特点可有效地精简制造流程，延长了加工时间和泽列涅，提高了机床利用率。

　　2）直径补偿金分析方法有助于灵活计算并发生改变补偿金值，便于在不发生改变程序的情况下进行粗、精加工，有效提高加工精度和程式设计组织工作效率，为数控机床的实际应用领域增加便捷性。

　　本文发表于《金属加工（冷加工）》2021年第4期第62~65+69页，：天津机电职业技术学院机械学院　吕炜帅，天津赛象科技股份　李慧敏，原标题：《基于五轴数控机床的典型零件铣床加工》。

-End-?来源：金属加工?本文：小鸭梨 ?媒体合作: 010-88379864

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