五轴加工在模具零件加工中的优势及使用

1 概 述
五轴加工设备依据结构可分为3种类型，别离是HEAD-HEAD（双摆头结构）、TABLE-HEAD（单摆头单转台结构）、TABLE-TABLE（双转台结构）。5个自由度如图1所示，别离是X、Y、Z三个轴、一个旋转轴和一个摇摆轴。旋转轴可以360°旋转，摇摆轴则只能在必定的视点内进行摇摆。
在实践使用中，有五轴定位加工和五轴联动加工2种形式。在五轴联动加工过程中，引进旋转刀具中心（rotational tool center point，RTCP）编程功用。该功用实现了旋转轴与刀具全体中心点的互补功用，也被称为刀尖跟从功用。2 五轴加工技能在模具零件加工中的特色及优势
2.1 改善刀具切削状况
当切削刀具向加工面顶端或零件边际移动时，刀具的切削状况会逐步变差。为了让刀具保持※佳的切削状况，需求用到旋转工作台或刀轴，假如需求完整地加工不规则平面零件，则需将工作台或刀轴以不同方向屡次旋转。五轴加工中心偏转刀具可以避免球头刀具中心点切削速度为0的状况，在加工斜平面时，五轴加工可使用摆轴实现平底端铣刀的端面与加工表面始终保持垂直状况的加工战略，在延长刀具运用寿命和进步加工功率的一起，可获得更佳的零件加工表面质量。
2.2 进步加工功率
针对深型腔部位的加工，五轴加工中心可以经过刀轴空间姿态角操控实现短刀具切削，有用进步刀具加工刚性及延长刀具运用寿命，削减刀具数量，尽可能避免运用专用刀具，进步常用刀具的通用性，※终抵达下降出产成本的目的。
2.3 缩短加工周期
在加工零件时，一般使用五轴设备完结精加工工序。运用五轴设备可削减装夹次数，有用进步零件装夹功率，削减定位差错，进步加工精度，节省了设备周转损耗的时间，进步了出产功率。
3 典型事例剖析
3.1 五轴加工及仿真操控实例使用
选取除模块底部外的5个加工面，针对三轴机床无法满意加工要求的部分区域，选用五轴加工技能进行加工，并剖析五轴加工的优势。以汽车前轮罩压铸模加工中典型刀路程序为例进行阐明。轮罩压铸模为1模2腔结构，别离成型左右件。型腔模块为进口H13等级材质，热处理工艺为淬火加3次高温回火，硬度约45 HRC。模块尺寸900 mm×508 mm×546 mm，型面特征凹凸崎岖，加工难度较大，模块加工工序。
（1）经过粗加工、热处理后的模块，仍保留2 mm的加工余量，先安排半精加工。此工序选用三轴加工中心，选用大径圆角端铣刀对模块型面进行切削，以去除余量。（2）型面完结大径刀具的半精加工后，在五轴加工中心进行半精加工，部分区域为避免刀柄干涉选用五轴加工，保留余量0.05~0.15 mm，保证精加工刀路在切削过程中余量的均匀性。部分五轴半精加工工艺。
在精加工结束后由于所选精加工刀具并不能将一切区域尺寸加工到位，尤其是一些圆角夹缝区域，这时需选用尺寸较小的刀具进行区域加工，即清根加工。小径类刀具刚性差，在加工过程中简单呈现断刀、弹刀的现象，使用CAM软件的五轴加工尽量削减刀具的夹持长度可下降加工风险保证零件加工质量。（4）零件外形加工选用机床B轴摇摆180°，C轴旋转至0、90°、180°及360°四个视点，用大径圆角端铣刀D63R6进行平面精铣。此加工战略将加工功率及零件表面质量到达※优化。
3.2 CAM软件五轴机床仿真模拟功用
如图6所示，对程序刀路在机床加工中的安全性进行仿真模拟查验及后期优化，结合五轴机床完结加工，加工的零件精度优秀。
4 五轴加工使用对电加工工作量的影响
如图8所示，深色部位是需求电加工的区域，五轴与三轴加工后电加工工作量对比如下。
1）五轴加工后的电加工实践工作量为20个电极。经过软件模拟，三轴加工（包含三轴卧式加工）后的电加工工作量为30个电极。（2）五轴可加工区域比三轴加工更多，即五轴加工后的残余量比三轴加工的少。电加工部位的残余量直接影响电加工功率，残余量越少，电加工功率越高。五轴加工技能使用在削减电加工工作量、进步电加工功率方面优于三轴加工。电加工通常作为模块制造过程中的末道加工工序，削减电加工、进步电加工功率意味着零件质量的进步和出产周期的缩短，对机械加工具有重大意义。
5 五轴与三轴典型加工战略数据对比剖析
合理使用五轴定位、五轴联动加工技能，经过刀轴摇摆优化加工刀路使模块表面质量较三轴设备加工的表面质量大幅进步，加工时长也大幅缩短，并经过粗糙度仪测得精确数据。选用五轴与三轴惯例加工相同区域的数据对比。