摘要：闡述了五軸加工技術(shù)概念，以實(shí)際模具零件加工為例，對五軸加工技術(shù)在模具加工中應(yīng)用的可行性和重要性進(jìn)行分析，與三軸加工技術(shù)進(jìn)行對比后得知，五軸加工技術(shù)能讓其加工效率及零件質(zhì)量得到提高，電極數(shù)量得到減少，幫助模具加工企業(yè)更加充分的應(yīng)用五軸加工技術(shù)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期。

關(guān)鍵詞：五軸加工技術(shù)；模具加工；優(yōu)勢及應(yīng)用

隨著我國制造技術(shù)水平的提高，對模具零件加工技術(shù)不斷提出更高要求，五軸加工技術(shù)也被更多的模具加工企業(yè)所認(rèn)可和應(yīng)用。由于對五軸加工操作人員技術(shù)要求較高，再加上缺少相應(yīng)的專業(yè)人才，導(dǎo)致較多企業(yè)的五軸加工設(shè)備、技術(shù)并未充分發(fā)揮效能。

本文以典型模具零件加工為例，對五軸加工技術(shù)在模具制造一系列的優(yōu)勢進(jìn)行了深入分析，以此來促使更多的企業(yè)對制造業(yè)先進(jìn)設(shè)備、加工技術(shù)革新的了解和對五軸加工技術(shù)應(yīng)用。

1、五軸加工技術(shù)分析

一般來說，三軸加工中心在完成深腔模具的加工時(shí)，能只通過長加刀具及刀柄來實(shí)現(xiàn)，而在五軸加工模具過程中，一次裝夾，通過擺臺或擺軸的運(yùn)動(dòng)，利用平底端面銑刀，對模具加工各表面采用保持刀具軸線與加工端面垂直的方式進(jìn)行加工，這樣能夠降低加工成本、減少加工時(shí)間。

同時(shí)五軸加工中心還適合對有角度的側(cè)面進(jìn)行銑削加工，加工過程能夠避免三軸加工機(jī)床因球端立銑刀加工斜面致使的肋骨狀紋路，使模具表面質(zhì)量輕松達(dá)到預(yù)期的要求，也避免了常規(guī)機(jī)床工件在第二次定位中調(diào)試裝夾時(shí)、定位誤差、基準(zhǔn)面不重合等一系列問題。

這樣不但縮短了工件輔助調(diào)試、加工的時(shí)間，而且也降低了其中出現(xiàn)的誤差，在工件安裝中所需的工裝夾具、刀具等的費(fèi)用也得了降低。而在薄壁、彎角、曲面槽底等特征的復(fù)雜部位的零件加工時(shí)，三軸加工采用球刀來進(jìn)行精銑，目的是為了表面質(zhì)量能更好，可是由于球刀的刀具中心旋轉(zhuǎn)起來后線速度接近0，這樣就會造成刀具的損傷，讓其使用壽命減少，同時(shí)也會影響到表面質(zhì)量。

利用五軸加工能夠與被加工面形成一定角度的特點(diǎn)，可以使用較短的刀具，提高刀具剛性，還能快速的將整個(gè)零件加工完成，不需要第二次裝卡，并且零件表面質(zhì)量也很好。

2、分析五軸加工技術(shù)的具體應(yīng)用

五軸加工技術(shù)在模具制造加工中能夠快速的強(qiáng)化機(jī)械加工效率，一般體現(xiàn)在如下幾點(diǎn)上：

（1）一次裝夾零件，能夠完成大部分的加工；

（2）局部區(qū)域有著較高的加工精度，并且加工時(shí)間短；

（3）隨著難加工部位的減少，電極數(shù)量隨之得到減少，模具生產(chǎn)周期得到縮短。

零件自身的形狀決定著其加工方式，因此，在編程前，應(yīng)分析零件每一部分的形狀、加工工藝，保證零件刀具選用與擺放零件形式，減少裝夾二次和二次加工。空調(diào)骨架模具零件的三維圖如圖1所示，這也是模具生產(chǎn)中運(yùn)用五軸加工技術(shù)加工的典型零件。

圖1空調(diào)骨架模具零件二維圖

五軸加工技術(shù)在一次裝夾零件過程中，通過更換刃具和改變刀具或工件的擺角，能夠同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)工作。在刀具和工件接觸中，在刀具高速旋轉(zhuǎn)中來進(jìn)行切削，從而達(dá)到預(yù)期的切削效果。

刀具與被加工工件表面接觸角不同，所遵循的切削原理也不同，最后所得到的切削質(zhì)量自然也不一樣。在平面光刀與側(cè)刃切削中，工件和刀具是一種面接觸形式，與點(diǎn)接觸對比來講，其加工質(zhì)量和效率更好，有效地減輕了零件表面拋光工序的工作量。

在利用三軸加工過程中，一般都會選取“斜面”加工形式，如圖2（a）、（b）所示，這樣球刀、零件的表面只存在一個(gè)接觸點(diǎn)，無法保證加工效率，并且兩條刀路間有“

殘高”情況出現(xiàn)，在后續(xù)工作中拋光有很大的工作量要做。

在同個(gè)區(qū)域內(nèi)，使用五軸加工，在定位后，待加工表面和刀軸保持垂直狀態(tài)，如圖3（a）、（b）所示，利用平面廣刀的切削方法，刀具和工件處于呈面接觸中，不但得到了很高的加工效率，也延長了刀具使用壽命，并且刀路間不會有“殘高”情況，可得到較高的加工表面質(zhì)量；再者，通過更換刀具，利用機(jī)床自身精度，還可完成部分精鏜、磨削、拋光等工序，在后續(xù)工作中只需要簡單的進(jìn)行拋光便可以了。

圖2三軸加工與五軸加工對比分析

圖3三軸加工與五軸加工對比分析

眾所周知，產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平關(guān)系著模具設(shè)計(jì)者的水平，從而對各零部件形狀有所影響。在設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)合客戶要求，注重細(xì)節(jié)精致，使用起來便捷，這樣就給加工模具零件有著新的要求。如下圖4中零件側(cè)壁有一小臺階，三軸加工中很難加工到位，應(yīng)配電極實(shí)施電火花清根，圖4（a）所示為加工電極，其外形尺寸為112mm×24mm×174mm，加工很耗費(fèi)時(shí)間。使用五軸加工中，選取最佳的角度，如圖4（b）所示，可以完全銑出側(cè)壁臺階，不需要進(jìn)行電火花加工。

圖4三軸加工與五軸加工側(cè)壁小臺階

在注射模過程中，經(jīng)常遇見成型塑件圓角處型腔加工形式，這種形勢在加工過程被稱為“清根”。在清根過程中，依據(jù)零件圓角半徑來選擇刀具，但在長徑比的局限下，刀具長度也受到了限制，很多很深的型腔圓角處三軸加工不能及時(shí)加工到位，只能利用電極清根進(jìn)行加工。通過試驗(yàn)結(jié)果表明，在使用五軸加工技術(shù)清根后，簡化了加工程序，縮短模具生產(chǎn)工期，并且提高了工具利用效率。

一般情況下，刀具和工件加工中會有很多意外的狀況，對二者的相對運(yùn)動(dòng)也無法想象，為了保證程序的穩(wěn)定性，應(yīng)仿真模擬五軸加工編程，避免在加工中出現(xiàn)其他問題。目前，NX6.0、VERICUT等多種軟件均可對五軸加工進(jìn)行高精度仿真模擬，對刀具、機(jī)床和零件等模型進(jìn)行調(diào)用，有效讀取程序信息，保證加工工件和刀具的互相運(yùn)動(dòng)，以三維動(dòng)畫形式對切削過程進(jìn)行模擬。同時(shí)，還能檢測各個(gè)零件的過切。

在仿真模擬下，編程員在看到真實(shí)的加工過程中，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在加工中出現(xiàn)的問題，從而保證五軸加工編程的合理性。與三軸加工對比而言，五軸加工中多了2個(gè)自由度，也正因?yàn)槿绱?，對機(jī)床性能的要求也就高了很多。在編程中，應(yīng)考慮好應(yīng)用五軸加工技術(shù)的各項(xiàng)信息，待加工零件符合加工情況后，選擇相符的機(jī)床，并結(jié)合機(jī)床性能明確裝夾形式。

3、結(jié)束語

從上面的分析中可見，將五軸加工技術(shù)運(yùn)用到模具零件生產(chǎn)過程中，既能夠提高零件加工精度，也能減輕零件拋光的工作量，縮短生產(chǎn)模具的周期，但從多方面上來講，加工機(jī)床與編程工作對有關(guān)工作人員提出了新的要求，要求他們要對五軸加工技術(shù)全面了解，并能夠熟練操作相應(yīng)的軟件。

五軸加工技術(shù)在機(jī)械裝備技術(shù)發(fā)展下也得以快速發(fā)展，并且我國當(dāng)前越發(fā)重視培養(yǎng)制造業(yè)領(lǐng)域的人才，這些都為五軸加工技術(shù)的廣泛發(fā)展和運(yùn)用打下了基礎(chǔ)，相在不久的將來，五軸加工技術(shù)勢必會被應(yīng)用到更多的領(lǐng)域中。