1.五軸加工中心編程抽象、操作困難

　　

　　這是每一個(gè)傳統數控編程人員都深感頭疼的問(wèn)題。三軸機床只有直線(xiàn)坐標軸, 而五軸加工中心結構形式多樣;同一段NC代碼可以在不同的三軸數控加工中心上獲得同樣的加工效果, 但某一種五軸加工中心的NC代碼卻不能適用于所有類(lèi)型的五軸機床。數控編程除了直線(xiàn)運動(dòng)之外, 還要協(xié)調旋轉運動(dòng)的相關(guān)計算, 如旋轉角度行程檢驗、非線(xiàn)性誤差校核、刀具旋轉運動(dòng)計算等, 處理的信息量很大, 數控編程極其抽象。

　　

　　五軸數控加工的操作和編程技能密切相關(guān), 如果用戶(hù)為機床增添了特殊功能, 則編程和操作會(huì )*復雜。只有反復實(shí)踐, 編程及操作人員才能掌握必備的知識和技能。經(jīng)驗豐富的編程、操作人員的缺乏, 是五軸數控技術(shù)普及的一大阻力。

　　

　　國內許多廠(chǎng)家從國外購買(mǎi)了五軸加工中心, 由于技術(shù)培訓和服務(wù)不到位, 五軸加工中心固有功能很難實(shí)現,機床利用率很低, 很多場(chǎng)合還不如采用三軸數控加工中心。

　　

　　2.對NC插補控制器、伺服驅動(dòng)系統要求十分嚴格

　　

　　五軸加工中心的運動(dòng)是五個(gè)坐標軸運動(dòng)的合成。旋轉坐標的加入,不但加重了插補運算的負擔,而且旋轉坐標的微小誤差就會(huì )大幅度降低加工精度。因此要求控制器有*高的運算精度。

　　

　　五軸加工中心的運動(dòng)特性要求伺服驅動(dòng)系統有很好的動(dòng)態(tài)特性和較大的調速范圍。

　　

　　3.五軸加工中心的NC程序校驗尤為重要

　　

　　要提高機械加工效率，迫切要求淘汰傳統的“試切法”校驗方式 。在五軸數控加工當中，NC程序的校驗工作也變得十分重要，因為通常采用五軸數控機床加工的工件價(jià)格十分昂貴，而且碰撞是五軸數控加工中的常見(jiàn)問(wèn)題：刀具切入工件；刀具以極高的速度碰撞到工件；刀具和機床、夾具及其他加工范圍內的設備相碰撞；機床上的移動(dòng)件和固定件或工件相碰撞。五軸加工中心中，碰撞很難預測，校驗程序必須對機床運動(dòng)學(xué)及控制系統進(jìn)行綜合分析。

　　

　　如果CAM 系統檢測到錯誤,可以立即對刀具軌跡進(jìn)行處理;但如果在加工過(guò)程中發(fā)現NC程序錯誤，不能像在三軸數控中那樣直接對刀具軌跡進(jìn)行修改。在三軸數控加工中心上, 機床操作者可以直接對刀具半徑等參數進(jìn)行修改。而在五軸加工中心中, 情況就不那么簡(jiǎn)單了，因為刀具尺寸和位置的變化對后續旋轉運動(dòng)軌跡有直接影響。

　　

　　4.刀具半徑補償

　　

　　在五軸加工中心NC程序中,刀具長(cháng)度補償功能仍然有效, 而刀具半徑補償卻失效了。以圓柱銑刀進(jìn)行接觸成形銑削時(shí), 需要對不同直徑的刀具編制不同的程序。目前流行的CNC 系統均無(wú)法完成刀具半徑補償,因為ISO文件中沒(méi)有提供足夠的數據對刀具位置進(jìn)行重新計算。用戶(hù)在進(jìn)行數控加工時(shí)需要頻繁換刀或調整刀具的確切尺寸, 按照正常的處理程序, 刀具軌跡應送回CAM 系統重新進(jìn)行計算。從而導致整個(gè)加工過(guò)程效率十分低下。

　　

　　針對這個(gè)問(wèn)題, 挪威研究人員正在開(kāi)發(fā)一種臨時(shí)解決方案, 叫做LCOPS(Low Cost Optimized ProductionStrategy , 低耗*優(yōu)生產(chǎn)策略)。刀具軌跡修正所需數據由CNC 應用程序輸送到CAM 系統, 并將計算所得刀具軌跡直接送往控制器。LCOPS 需要第三方提供CAM 軟件, 能夠直接連接到CNC機床, 其間傳送的是CAM 系統文件而不是ISO 代碼。對這個(gè)問(wèn)題的*終解決方案, 有賴(lài)于引入新一代CNC控制系統, 該系統能夠識別通用格式的工件模型文件(如STEP 等)或CAD 系統文件。

　　

　　5.后置處理器

　　

　　五軸加工中心和三軸加工中心不同之處在于它還有兩個(gè)旋轉坐標, 刀具位置從工件坐標系向機床坐標系轉換, 中間要經(jīng)過(guò)幾次坐標變換。利用市場(chǎng)上流行的后置處理器生成器, 只需輸入機床的基本參數, 就能夠產(chǎn)生三軸數控機床的后置處理器。而針對五軸數控機床, 目前只有一些經(jīng)過(guò)改良的后置處理器。五軸數控機床的后置處理器還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。

　　

　　三軸聯(lián)動(dòng)時(shí),刀具的軌跡中不必考慮工件原點(diǎn)在機床工作臺的位置, 后置處理器能夠自動(dòng)處理工件坐標系和機床坐標系的關(guān)系。對于五軸聯(lián)動(dòng), 例如在XYZBC 五軸聯(lián)動(dòng)的臥式銑床上加工時(shí), 工件在C 轉臺上位置尺寸以及B 、C 轉臺相互之間的位置尺寸, 產(chǎn)生刀具軌跡時(shí)都必須加以考慮。工人通常在裝夾工件時(shí)要耗費大量時(shí)間來(lái)處理這些位置關(guān)系。如果后置處理器能處理這些數據, 工件的安裝和刀具軌跡的處理都會(huì )大大簡(jiǎn)化:只需將工件裝夾在工作臺上, 測量工件坐標系的位置和方向, 將這些數據輸入到后置處理器, 對刀具軌跡進(jìn)行后置處理即可得到適當的NC 程序。

　　

　　6.非線(xiàn)性誤差和奇異性問(wèn)題

　　

　　由于旋轉坐標的引入, 五軸數控機床的運動(dòng)學(xué)比三軸機床要復雜得多。和旋轉有關(guān)的第一個(gè)問(wèn)題是非線(xiàn)性誤差。非線(xiàn)性誤差應歸屬于編程誤差, 可以通過(guò)縮小步距加以控制。在前置計算階段, 編程者無(wú)法得知非線(xiàn)性誤差的大小, 只有通過(guò)后置處理器生成機床程序后, 非線(xiàn)性誤差才有可能計算出來(lái)。刀具軌跡線(xiàn)性化可以解決這個(gè)問(wèn)題。有些控制系統能夠在加工的同時(shí)對刀具軌跡進(jìn)行線(xiàn)性化處理, 但通常是在后置處理器中進(jìn)行線(xiàn)性化處理。

　　

　　旋轉軸引起的另一個(gè)問(wèn)題是奇異性。如果奇異點(diǎn)處在旋轉軸的極限位置處, 則在奇異點(diǎn)附近若有很小振蕩都會(huì )導致旋轉軸的180°翻轉, 這種情況相當危險。

　　

　　7.對CAD/ CAM系統的要求

　　

　　對五面體加工的操作, 用戶(hù)必須借助于成熟的CAD/CAM 系統, 并且必須要有經(jīng)驗豐富的編程人員來(lái)對CAD/CAM 系統進(jìn)行操作。

　　

　　8.購置機床的大量投資

　　

　　五軸加工中心和三軸加工中心之間的價(jià)格懸殊很大。五軸加工中心與三軸加工中心進(jìn)行價(jià)格比較的話(huà)，五軸要比三軸的價(jià)格約高50%。五軸高速加工中心價(jià)格雖高，但這種高檔機床特別適合用來(lái)加工幾何形狀復雜的模具。五軸加工中心在加工較深、較陡的型腔時(shí)，可以通過(guò)工件或主軸頭的附加回轉及擺動(dòng)為立銑刀的加工創(chuàng )造*佳的工藝條件，并避免DaoJu及刀桿與型腔壁發(fā)生碰撞，減小DaoJu加工時(shí)的抖動(dòng)和DaoJu破損的危險，從而有利于提高模具的表面質(zhì)量、加工效率和DaoJu的耐用度。用戶(hù)在采購加工中心時(shí)，是選用三軸加工中心還是五軸加工中心，應根據模具型腔幾何形狀的復雜程度和精度等要求來(lái)決定。詳情請登錄

　　

　　除了機床本身的投資之外, 還必須對CAD/CAM系統軟件和后置處理器進(jìn)行升級, 使之適應五軸加工中心的要求;必須對校驗程序進(jìn)行升級, 使之能夠對整個(gè)機床進(jìn)行仿真處理。