五轴数控加工程序的设计研究

    摘要：随着现代化的快速发展，一般采用的编程软件是 UG 自动编程软件，并根据实际
要求对五轴数控的加工程序进行编制。在

UG 自动化编程软件的实际应用里，针对基本造型

从而进行前置与后置的相对处理，以此研究出使用五轴数控机床的执行代码的指令，借此
设计出五轴数控的加工程序的编制方法，并归纳出其加工编程所遵循的最基本的原则。

 

　　关键词：五轴数控；数控加工；程序设计

 

　　中图分类号：

TH16 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）03-0023-02 

　　数控加工的编程规定不但是要求计算直线运动，根据生产需要协调其旋转角度的行程
检验、道具的旋转运动或者是非线性的误差校核等与之相关计算，传统的手工编程对于这些
抽象的或者是运算量非常大程序的编制来说具有一定的难度，自动软件

UG 与后置的处理

器的使用，根据需求编制出五轴数控的加工程序，在生产制造软件前期根据独立的模拟仿
真软件特点

—模拟仿真功能，仿真功能对于整个生产机械的加工环节具有重要作用，以此

检验出数控加工的程序的准确性。五轴数控加工难点是曲面的形状相对复杂，对于自动生成
软件所提供五轴数控加工的功能来说应用性不强，其用于生产过程中的加工程序制造出的
五轴数控的机床，发挥效果不明显。

 

　　自动化编程的第一步是前置处理，第二步是生成数控加工刀具的轨迹，相应地生成

G

代码的程序。生成

G 代码的程序中需要排除 G 指令，不但如此，大量的数值组成了数控机

床的各轴的坐标值，而坐标值即刀具轨迹点与之相对应的加工程序的坐标系值。在数控机床
的加工过程中，数控机床会根据坐标值位置确定自动化刀具运动轨迹，从而实现精确的工
件加工。

 

　　

1 五轴刀具在加工时产生的轨迹 

　　分析人类头部模型曲面，曲率的变化范围很大。三轴与四轴通常是刀具轨迹的传统方式，
但是不能满足复杂曲面的加工需求。在加工前期三轴刀具的轨迹，只需要进行一次的装夹限
制，加工时迎着三轴刀具的曲面，如果进行全部的曲面最好进行重复性的装夹，但是重复
性的装夹其弊端是定位误差容易造成数控加工的效率降低，同时也会影响加工工艺的质量。
进行切削时刀具的摆角会是在曲率偏小处，切削速度几乎为零，在很大程度上造成摆角曲
率的差异性，会导致曲面加工表面的质量差异性大。如果四轴在使用日常刀具的轨迹运动中
加入旋转或者是摆动轴，会大大改善三轴的加工轨迹弊端，但问题是二次性装夹或者是曲
面加工时质量的差异性大，这个问题需要解决，所以为了得到连续的、高效的刀具轨道，则
需要采用现代化技术

—五轴联动的方式进行数控加工。 

　　第一，五轴联动刀具的轨迹形成方法，原型是人类的头部形状，头部根据曲面的曲率
变化以及变化急剧趋势，选择性地进行可变轴的曲面轮廓铣的刀具轨迹的生成功能。可变轴
的曲面轮廓铣的功能是主要以驱动面、驱动点或者是驱动线的驱动轨迹形式，将驱动点运用
特殊的数学关系方法，投影到被加工曲面上，然后按照可变轴的曲面的变化规律生成刀具
的运动路径。

 

　　第二，驱动生成方法。

UG 软件为五轴的数控加工中又包含很多驱动方法，驱动方法和

被加工的零件的表面形状以及驱动方法的复杂程度都是有直接关系的。人类头部的曲面驱动
模型的建立是以曲面区域的驱动为基本点，由于曲面区域的驱动可以建立驱动曲面网格，
也可以创建出一定规格的驱动点，根据这些驱动点，结合程序关系模型，并沿着投影方向