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摘要：五轴加工技术是现阶段数控机械加工领域的重要技术，是传统三轴数控加工技术升级和改进后的成果。随着我国模具制造工作与加工技术的快速发展，相关领域对于模具零件的加工质量有了更高的要求，传统的三轴加工设备和技术已经无法满足现阶段的生产需求，因此，五轴加工中心的出现不仅提高了加工整体质量，还克服了传统方法中许多的不足。
关键词：五轴加工；模具零件；应用
引言
五轴数控加工技术在模具加工领域中发挥着重要作用，随着许多先进生产技术的发展，一些领域的模具也不断更新和改进，因此，模具加工的设备与技术也需要不断的发展与进步。由于五轴加工设备和技术对于操作人员的技术要求较高，再加上我国现阶段非常缺少相应的专业人才，进而导致较多企业的五轴加工设备与技术被闲置，无法发挥应有的效果。
1五轴加工中心的概述
1.1五轴加工中心的概念
五轴加工中心又叫做五轴联动加工中心，这种加工方法可以解决曲面较复杂的模具加工现象，而且它运用了较发达的科技水平，加工的表面精度较高，在我国航空航天和军事科研以及精度要求较高的医疗机械设备的制造中有着不可替代的作用。在我国叶轮加工和重型发电机的转子加工中，五轴联动加工数控系统是进行加工的唯一途径，除此之外，五轴联动加工中心还包括了对船用的螺旋桨和汽轮机的转子及大型的柴油机曲轴的加工，重要的是这些部件加工的唯一途径就是五轴联动加工中心。
1.2五轴加工中心的特点
五轴加工中心主要是用于加工和生产结构复杂的空间曲面零件，这种设备能够同时对X、Y、Z、A、C五个平面进行加工，也就是指X、Y、Z、A、C五个轴组成了加工中心的基本结构。五轴联动加工中心的效率非常高，该设备生产的零件具有较高的表面加工精度。这种加工中心与传统工作中用来加工五面体结构的加工中心有所不同，五面体加工与普通三轴加工中心的工作方式相同，其虽然能同时进行五个面的加工，但是对于异型加工和打斜孔等的操作有技术缺陷无法操作。五轴联动加工中心不仅可以在五个平面上进行平面加工，同时也在异型加工、镂空加工、斜孔和斜切等方面的加工中有着显著效果。现阶段一些汽车和飞机的零部件对于结构精度和加工精度的要求非常高，通过五轴加工中心对其进行加工时，只需将工件进行一次装夹便可以进行较复杂的加工，与普通的车床、铣床加工不同，更为省时省力。
1.3五轴加工的优势
五轴联动加工中心可以将加工工件的表面在平面端铣刀的作用下保持一种垂直的状态，这样节省了加工时所需的时间，其在加工中刀具可以一次性操作完所有的工序，只需要将工件进行一次的装夹便可通过调整刀具的切削方向来完成复杂的曲面加工。五轴加工中心解决了有一定角度需求的侧面加工，为很多的制造带来了可能，而且对于加工的精度有了一定的技术保障，不仅弥补了三轴加工中心的技术缺陷，而且在此基础上加工出来的表面质量更好，如机床对于曲线加工、模具侧壁、不同几何形状的模具以及具有斜面、斜孔的模具类的加工。
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2五轴加工技术在模具零件加工中的应用
2.1对深腔模具的加工
模具零件在生产和制造过程中，如果利用三轴加工中心对深腔模具进行加工时，必须使用长刀柄的刀具，但在加工过程中，由于刀柄过长，很容易出现刀具折断的情况，影响加工质量。利用五轴加工中心加工比较深或平面比较陡的型腔时，只需将工件或者主轴进行附加的回转与摆动，便可实现刀具的长度变化，进而满足不同深度的型腔模具加工工作。这不仅使刀具的使用寿命延长，模具的表面质量和加工效率也得到了提高。
2.2模具侧壁的加工
对模具侧壁的加工，应用三轴加工中心刀具长度要比侧壁深度大，也是由侧壁深度来决定刀具长度的，若增加刀具的长度，其强度会明显降低，若刀具长度高于3倍径让刀现象便会发生，工件的质量将难以保证。如应用五轴加工中心对模具的侧壁加工，能利用主轴或是工件的摆动，使刀具与模具侧壁呈现出垂直的状态，铣模具侧壁时可以使用平面铣刀，这样可以提高工件质量并延长刀具的使用寿命。
2.3模具较平的曲面加工
对模具较平的曲面进行加工时，需要利用球头刀进行精铣，进而提高零件的表面质量，但这种方式需要增加非常多的刀路，同时球头刀中心位置与零件表面的相对速度几乎为零，这就导致球头刀中心与零件之间只存在相互摩擦而不存在切削，久而久之刀头质量和零件表面精度都会受到影响。利用五轴加工中心加工较平的曲面时，可以将刀具或工件进行倾斜，使两者互成一定角度，这样便可以增加工件与球头刀间的相对线速，进而使刀具的使用寿命得到提高，同时，零件的表面质量也会提高。
2.4对模具不规则曲面进行加工
对于具有不规则曲面的模具加工时，以往普遍是通过三轴加工中心来完成，刀具切削模具的方向是沿切削的整个路径来运动的，切削过程不会改变，这时刀具的刀尖切削的状态保证不了模具各部位的完美质量。像曲率改变比较频繁的模具和凹槽较深的模具就可以通过五轴加工中心来加工了，切削刀具始终都可以使切削状态达到最佳，刀具可以使整个加工路径运动的方向得到最大的优化，而刀具在这同时还能够作直线运动，模具的曲面中每一部位都会较为完美。
2.5对模具斜面上斜孔进行加工
传统的三轴加工机床只能对垂直结构进行加工，无法在斜面上加工斜孔等结构，因此，这种带有这种结构的模具必须使用五轴加工中心进行加工。五轴加工中心可在摆头式机床的帮助下，发挥其摆头加工的作用，使主轴倾斜至一定角度并与零件的待加工斜面垂直，这样便能实现对斜面上的斜孔的加工。如果选用的是摆台式的加工模式，可以通过调整工作台的角度使得模具的斜面和加工的主轴保持垂直，对孔的加工只需要主轴的一个线性轴即可完成斜孔的成型加工，而且斜孔的精度也有相对的保证。
2.6对模具无方向变化直线的铣削
在加工无方向变化直线的模具中，刀尖划直线便可加工出一条没有方向变化的直线，同理要加工出变化方向的直线，刀尖在加工中划出曲线就可以加工出来，但是如果还想要在变化为曲线的基础上加工出直线就需要做出一定的补偿，五轴加工中心中刀具是围绕轴线来进行切削加工的，在此过程中需要保证的是刀尖的固定度，如果刀尖在旋转的过程中发生移动，即使是轻微的变化都会对加工的表面造成划痕或者其他影响，所以在使用五轴加工中心的过程中要注意这一方面。五轴加工中心有五轴控制的作用，所以在五轴同时进行加工的过程中，虽然刀具在围绕中心轴线进行切削加工，刀尖仍然可以在系统的控制下保持着固定不动的状态，所以要求X、Y、Z三轴在此过程中对其进行相应的补偿，从而保证加工工件表面精度与工件的质量。
结语
五轴加工技术在模具零件生产过程中的应用，既能有效提高零件的加工精度，也能最大限度减少零件的加工周期，提高生产效率。五轴加工技术是机械装备技术快速发展下的重要产物，现如今，我国愈发重视培养制造业领域的人才，这为五轴加工技术今后的发展奠定了坚实的基础，在推动我国成为制造业强国方面发挥着重要的作用。
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论文作者:沈梁
论文发表刊物:《基层建设》2018年第5期
论文发表时间:2018/5/21
标签：加工论文; 加工中心论文; 模具论文; 刀具论文; 零件论文; 工件论文; 侧壁论文; 《基层建设》2018年第5期论文;