五轴数控加工技术在电器注塑模具加工中优越性

当前模具制造行业中，三轴数控加工技术已经普遍应用并且相对成熟，但随着五轴数控技
术的发展与推进，先进的五轴数控加工技术在市场上体现出了明显的优越性，故而引进五
轴数控加工技术，建立一个高效率、高质量、短周期、低成本的产品生产框架来适应市场的发
展，以求在市场竞争中立于不败之地已经成为我们必须面对的问题。

 

  近段时间，珠海某大型电器模具厂采购我司的五轴数控编程软件 PowerMILL，本人接受
公司的任务，为该客户进行五轴技术的培训辅导，并结合实际加工进行模具的试切，实例
指导客户应用五轴加工技术，让客户看到了客观具体的三轴加工与五轴加工两者的效率和
质量对比数据。本文即以此次培训五轴工件试切为例，禅述在电器注塑模具加工当中，五轴
数控加工技术相对于传统的三轴数控加工技术的若干优越性。

  

  一、五轴数控加工技术简述

   1、五轴刀轴和五轴刀轴控制 

  五轴是由 3 个线性轴(Linear axis) 加上 2 个旋转轴(Rotary axis)组成。五轴刀轴控制是 CAM
系统五轴技术的核心。五轴

CAM 系统计算出每个切削点刀具的刀位点(X,Y,Z)和刀轴矢量

(I,J,K)，五轴后处理器将刀轴矢量(I,J,K)转化为不同机床的旋转轴所需要转动的角度(A,B,C)
其中的两个角度；然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性移动的各轴位移

(X,Y,Z)。

   2、五轴机

床类型

 

  按两旋转轴的运动位置结构来划分，可分为 Table-Table、Head-Head、Table-Head 三种类型。

 

  1）Table-Table：此类型机床主轴方向不动，两个旋转轴均分布在工作平台上；工件加工
时旋转轴随工作台旋转，加工时必须考虑装夹承重，可加工的工件尺寸比较小。

   2）Head-

Head：此类机床工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床可加工的工件尺寸比较大。

 

  3）Table-Head：此类机床的两个旋转轴分别处于主轴和工作台上，工作台可以旋转，
可装夹尺寸较大的工件；主轴可摆动，改变刀轴方向灵活。

   3、定位五轴与联运五轴 

  根据刀轴参与的加工方案来划分类型，一般可分为如下两类：

   1）定位五轴(3+2 轴) 

  定位五轴的刀轴矢量可以进行改变，但固定后沿着整个切削路径过程刀轴矢量不变，控制
路径轴

X、Y、Z 参与旋转轴 A(或者 B)、C，既是旋转轴 A(或者 B)、C 定位后保持不变，只有

X、Y、Z 参与控制机床切削移动。

   2）联动五轴 

  整个切削路径过程刀轴矢量可根据要求进行改变变，控制路径轴 X、Y、Z 控制旋转
A(B)、C，即是通常所说的五轴联动加工技术。

 

  二、客户原有的模具数控编程加工工艺概况

 

  为了更好的理解五轴加工技术所带来的效益，先对对客户原有的三轴加工工艺和工序状况
稍作介绍。

 

  1、试切机床为德国的

“DMG”（DMG－100P）机床；其行程为 1000×1000×1000mm；控制

系统为

heid530；主轴最高转速 24000rpm；使用年限：2008 年新购，至今将近 2 年；编程

所用的

CAM 软件为 PowerMILL；使用的刀具材质为普通硬质合金涂层刀具；试切工件是

一电器面盖注塑模具前模。

 

  三、五轴加工工件试切

 

  1．根据机床结构和控制系统型号修改后处理文件

 

  试切机床为德国

“DMG”（DMU -100P）机；行程 1000×1000×1000mm；heid530 控制系统，

此机床为

Table－Head 型，两个旋转轴分别放置在主轴和工作台上，工作台旋转，主轴摆

动，改变刀轴方向灵活，且为非标

DMU -100P 机床，与一般的标准 DMU -100P 机床不同

之处在于主轴摆动轴是绕

X 轴旋转为 A 轴，摆角为-125 度至 10 度，而不是主轴摆动轴是

绕

Y 轴旋转的 B 轴，摆角为-100 度至 90 度。另外，还需增加特定的

“ATC 高速高精度自适

应功能

”指令。所以还需对 PowerMILL 标准后处理文件（*.opt）作修改： 

a) 将摆动轴设置为

“azimuth axis   = A”，将摆动轴的旋转参照轴改为 X 轴“azimuth axis para