五轴车铣复合加工功能关键技术的研究

五轴车铣复合加工功能关键技术的研究

廖镜朝

广东肇庆动力金属股份有限公司

一、五轴车铣复合加工的特点

加工效率与精度是金属加工领域追求的重要目标，随着数控技术、计算机技术、机床技术的不断发展，传统的加工模式已经不能满足人们对更高标准设备的加工需要。在这样的背景下，复合加工技术应运而生。通常情况下，复合加工技术是指，在一台加工设备上能够完成不同工序和不同工艺方法的加工技术总称。当前我国复合加工技术主要表现为两种形式，一种是以能量和运动方式为基础的复合加工方式，另一种是以工艺继承为原则，以机械加工工艺为主的复合加工模式。五轴车铣复合加工技术在最近几年有了迅速的发展。目前航空产品零部件主要表现为多品种、小批量、工艺过程比较复杂，并且应用范围比较广，所涉及的结构和加工材料比较复杂。因此，在具体的制造加工过程中，周期通常很长，材料控制要求较高，加工效率有待于提升。为了切实有效提高产品的加工效率和加工精度，技术人员一直在寻求更高层次的加工工艺。五轴车铣复合加工工艺的出现，充分提高了产品零部件的加工精度和生产效率。

二、五轴车铣复合加工加工优势

与常规的数控加工工艺相比，复合加工技术优势比较明显，主要表现为，能够有效的缩短产品和制造工艺链，提高产品的加工效率和加工精度，并且能够实现一次装卡完成全部的加工工序，从而极大地缩短了产品的制造供应链。五轴车铣复合加工技术不仅能够减小由于装卡改变导致的生产辅助时间，同时也能够减少产品的加工周期，全面提高生产线的生产效率，同时能够减小操作中的失误，提高产品加工精度，能够充分避免由于定位基准转化而导致的生产误差。目前车铣互相接触设备，大多具有在线检测的功能，能够对生产线进行实时的数据检测和控制，从而保障产品加工精度，另外能够减少占地面积，降低生产成本。

三、五轴车铣复合加工技术的实施方案

（一）五轴车铣复合遥控技术

五轴车铣复合加工技术的工艺要求与常规监控设备不同的是，一台五轴车铣复合加工设备实际上相当于一条完整的生产线。如何根据零部件的生产工艺和车铣加工技术的生产特点，制定切实有效的工艺路线方案和选用合理的刀具，是保障产品生产精度的关键。工艺线路是五轴车铣复合加工技术技术最鲜明的特点，因此技术人员应当科学合理的制定工艺路线，提高车铣复用技术的产品生产精度。在我国的生产企业中大多采用S129F车铣加工技术，该机床具有五轴车铣钻孔和自动进料设备等，采用FANUC3li数控机的系统,具有刀面平滑，前瞻性强，高速插补等功能优势，特别适合轴类、回转类零部件的加工。在具体的加工过程中，该生产技术优势明显，采用棒料作为叶轮毛坯时，常规的叶轮加工工艺，能够根据产品的特点进行精准的控制，然后精车加工基准。在此基础上，五轴车铣数控加工中心进行开槽和粗加工，最后利用五轴加工中心钻孔设备上进行钻孔加工，采用SL192车铣加工中心，不仅可以完成一次装卡，同时能够进行大批量生产，其工艺路线可以设定为着装卡棒料、粗车叶轮外部轮廓、精车外部轮廓、五轴铣销开槽、流道精加工、钻孔。

（二）车铣复合加工的数控编程

随着车铣复合加工技术的发展，对编程技术也有着越来越高的要求。在我国实际应用过程中，数控编程技术是影响车铣复合加工技术的重要环节，由于车铣符合加工在实际投入生产的应用时间较短，在没有具体复合加工解决方案的环境下，通常需要利用CAM软件进行程序的编写，然后技术人员再对程序进行调整，来满足具体的机床加工需要。这种方法需要技术人员对软件有着较高的熟悉程度。与传统的数控编程技术相比，五轴车铣复合加工的程序编辑具有更高的难度。在进行工艺种类的选择时，技术人员要熟练掌握数控车削多轴铣削钻孔等不同的工艺编程方法，并且要加强不同工艺间的程序连接。在进行程序编写时，需要根据工序的流程特点，进行整体规划布局，提高不同工序程序之间的连接性。程序编写过程中，串并行顺序的确定，必须严格按照五轴车铣复合加工技术的工艺路线。由于许多零部件在车铣负荷加工过程中，可以实现从毛料到成品的完整加工，因此，技术人员必须保证程序编制结果跟产品生产工艺流程的同步性。同时，对于多通道进行加工，要综合考虑产品加工的具体流程，可以考虑发展工艺、编程、仿真一体化的工艺解决方案。

（三）后置处理技术

与数控编程技术相对应，五轴车铣复合加工技术由于工艺比较复杂，内部零部件较多，因此，需要对后置软件技术进行完善。与常规数控设备相比，后置处理有着诸多的难点。首先，技术人员需要保证不同工序间衔接运动的合理性，由于五轴车铣复合设备加工工艺种类繁多，因此，在完成一项加工工序之后，必须进行快速的切换，要选择合适的刀具和运动部件，完成工序的连接。为了保证连接的时效性，要合理设置进退刀的方式和设备转换的方式，并且要对工艺的非运动部件进行合理的位置设定，这样才能保证机床在加工过程中，不会出现碰撞，提高系统整体的稳定性。另外，技术人员需要对生产工艺和数控程序进行自动判定，由于在复合加工过程中，工艺的路线相对较长，单纯依靠人工进行相应的调试，不仅满足不了实际的加工需要，并且容易出现很多失误。应该根据后置处理方式，对加工顺序和刀具的位置进行合理的自动判定。在后置完成后，NC代码应当自动保持。因此，技术人员在对数控编程完成之后，要保存到文件信息，其中应当具体包含工艺方法、刀位信息、加工顺序、刀具的种类和编号，这样才能保证自动判定的有效性。

复合加工机床除了具备车、铣、钻、镗等切削功能外，还具备在各工序之间过渡所需的非切削功能，如自动送料、卸料、主轴对接、尾座控制等。在后置处理中需要将这些功能作为一个公用模块供程序调用，调用的顺序和时机需要根据工艺路线来确定。这些功能目前的后置处理软件尚不能提供。

四、结语

为了充分保障我国五轴车铣加工技术的实际性能，应当不断提高系统的整体运营效率，要根据五轴车铣复合加工设备的生产流程和工艺特点，进行相应的编码，要加强不同工序之间的连接性，在程序编码时，要注意保障程序的自动连接，从而提高系统整体的运行效率，满足产品实际的加工需求，提高五轴车铣复合技术设备整体性能。

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