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五轴数控抛光机CAM技术
Five-axis CNC Polishing Machine CAM Technology
中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司王旭
利用五轴数控技术对轮毂表面进行抛光加工是一种
新工艺方法的变革,也是按照智能化制造要求的一种转
变。同时,将数控抛光加工应用到轮毂生产中,改变了现
有企业的生产模式,減少了劳动强度,降低了成本消耗,提
高了劳动安全指数。
DOL:10.16080 j. issn1671-833x.2015.05.050
中的重要组成部分,也是重要的基础光加工技术的需要,对实现数字化
王旭
技术之一,同时也是加工技术中难度智能化轮毂抛光加工具有重要意义。
工程师,硕士研究生,2011年毕业最大的。对于性能要求高、复杂的几随着国内数控技术的发展,多轴
于燕山大学材料加工工程专业,现就职何外形而言,利用五轴联动数控机床数控加工设备也在不断完善。两轴
于中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责
不仅可以保证加工的质量,还可以提半、三轴的加工技术已经发展到了较
任公司工程技术部。研究方向为五轴数
控CAM技术、五轴数控机床后置处理技
高生产效率
先进的水平,国内也可以制造出这样
术。承担科技部中小型企业技术创新项
通过研究,将五轴数控CAM技的加工设备,并且在机械加工领域得
目1项、车铣复合机床后置处理编程项术应用到汽车
铝合金轮毂抛光加工到广泛的应用,而多轴数控加工技术
目3项,发表文章及研究报告数篇。
工艺中,并研发设计、制造出针对汽还处于提高阶段,重点研究的内容包
车铝合金轮毂抛光加工的五轴数控括加工工艺方法和机床后置处理技
机床。目前,国内生产
汽车轮毂的企术,对于多轴数控设备而言需要多元
业较多,但是还没有先进可靠的轮毂化应用。基于五轴数控技术实现轮
五轴数控抛光机CAM
数控抛光设备,各大轮毂生产厂家不毂多轴抛光加工是在技术上和应用
技术综述
得不引进价格昂贵的多轴数控抛光上的一种创新,扩展了五轴数控机床
五轴联动数控加工技术不仅代机床和专用数控抛光加工软件。从的应用范围。对于目前轮毂抛光加
表着一个机械制造企业的发展水平,铝合金轮毂成形工艺方法来讲,关键工这项技术来讲,还是完全依靠人工
更代表着一个国家机械制造工业的工序包括铸造或者锻造成形、旋压成手动抛光、人工利用机器半自动化
发展水平。在先进机械制造技术形、机械加工、表面抛光等。该技术抛光加工,这不仅需要大量的人力、
领域中,五轴联动数控加工技术是其的研发可以满足国内铝合金轮毂抛物力,同时降低了生产效率,抛光加
50航空制造技术·2015年第5期
万数据
Future Machine Tool未来机床
工质量难以保证,对于外形尺寸较大用,合理的加工工艺可以提高工件的代替人工手动操作只是转变的开始,
的轮毂而言还需要多人配合完成,因加工质量,还可以提高生产效率。将来要建立数字化智能化的抛光生
此,铝合金轮毂抛光加工利用五轴数铝合金轮毂抛光加工.工艺的选择主产线,建立数字化在线检测技术,在
控抛光机床来实现是十分必要的。
要包括加工路线、选择刀具、控制刀不同机床之间还要建立智能化机器
在五轴数控抛光机床设计过程轴方式、主轴转速和进给速度等。手搬运。因此,将五轴数控加工理论
中,重点研究的内容包括机床的结构
(3)刀具轨迹生成。根据加工应用到铝合金轮毂抛光加工中,对实
形式和运动特性。结构形式主要包工艺要求生成合理的刀具加工轨迹,现数控抛光加工具有重要意义。
括抛光机床整体结构设计、抛光刀具满足无干涉、无碰撞、节省刀具运行
设计、装夹工作台设计等;抛光机床时间提高加工效率的要求。对于铝
五轴数控抛光机床
的运动特性是在传统的3个联动坐合金轮毂曲面模型而言,需要利用五轴联动数控抛光机床合理地
标轴X、Y、Z的基础上增加了刀具绕CAM编程软件实现刀具轨迹生成,实现了
多轴加工的理念,在传统的三
Y轴旋转和工作台绕Z轴旋转。加并且得到刀位数据文件。
轴基础上增加了刀具摆动与工作台
工过程中,机床主轴和工作台5个坐(4)加工轨迹仿真。在CAM编旋转,即刀具绕着Y轴摆动,工作台
标轴同时做线性插补,使刀具按要求程软件中生成刀具加工轨迹以后,要绕着Z轴旋转。
的空间轨迹运动,能保持最佳的加工针对实体进行刀具加工轨迹确认,验
(1)抛光机床坐标系。对于数
状态并有效避免刀具干涉。轮毂表证刀位数据对于通过后置处理转换控抛光机床而言,先要确定Z轴,然
面的抛光加工技术不同于普通的数的数控加工程序是十分必要的,特别后再确定X轴和Y轴,最后确定其
控铣削加工,主要是在刀具设计上发是在多轴加工编程中,其作用更为明他旋转轴。机床某一轴的运动正方
生改变,如在五轴数控抛光机床刀具显。这样可以有效地避免加工程序向,是指增大工件和刀具之间距离的
选择上利用布轮。布轮的外形结构在加工过程中有可能会出现过切与方向。X、Y、Z轴按照右手直角笛卡
可以改变,如通过主轴的高速旋转带碰撞等问题]。
儿坐标系判断,B、C旋转坐标轴的
动布轮也作高速旋转运动。当布轮
(5)后置处理。抛光机床后置正方向按照右手螺旋法则判断。数
外轮廓与轮毂表面相接触时,就会产处理程序是根据机床的结构形式和控抛光机床坐标系定义方向如图1
生高速摩擦,使得轮毂表面连续不断运动变换特点,通过计算得
地进行打磨,再加上抛光液的作用,到的后置处理坐标转换公
就可以使得轮毂表面具有很好的光式,将在刀具轨迹生成过程
泽效果。整个运动过程需要NC程中所产生的刀位数据文件
序控制。利用五轴数控抛光机床来转换成抛光机床的数控加
完成加工是一项新型的加工方法,与工程序。准确的后置处理可
传统的抛光加工技术相比,它具有生以保证加工程序的准确性,
产效率高、节省能源、降低劳动强度提高加工效率,保证加工质
和提高经济效益等优点。由于抛光量,还可以提高机床运行过
布轮具有柔软性,接触时具有收缩程中的可靠性能。五轴数
性,加工时安全性较高,容易实现高控抛光机床后置处理程序
速旋转抛光,可以获得较高的表面质具有唯一性。
量
(6)NC程序仿真。为
图1抛光机床坐标系
实现五轴数控抛光CAM技术,保证实际加工过程的稳定
并且得到准确的机床加工程序需要性、安全性,需要对后置处
解决以下几个关键技术
理转换得到的C代码指令
(1)几何建模。利用建模软件进行验证,在Veiu数控仿r
完成三维的铝合金轮毂创建,建模真软件中建立实际加工环
软件常用的包括 CATIA、UG、Pro/境,模拟实际加工过程。
Engineer等
铝合金轮毂表面的抛
(2)制定加工工艺方案。在数光加工技术在轮毂生产中
控加工技术中,加工工艺起着关键作越来越重要,利用数控加工
图2刀具坐标系
2015年第5期?航空制造技术51
万方数据
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