WorkNC Auto5模具加工5轴编程技术

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　　联动5轴加工的一个主要特征就是在切削过程中使用短刀具，从而显著降低刀具的受力弯曲，提高加工表面质量，防止返工并大量减少了电极的运用。5轴编程中人们往往十分关注对干涉和碰撞的检测及回避,但是对CAM系统而言，仅有这些是远远不够的，系统必须充分考虑到机床的运动学与几何学的限制条件，这对CAM系统是一个强有力的挑战。

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　　5轴的应用及问题

　　5轴加工在航空以及船舶领域的应用已日趋成熟，但在模具加工领域的应用才刚开始。5轴加工通常分为固定5轴加工(也被称为3+2轴加工)和联动5轴加工。

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　　固定5轴加工时机床主轴将会以一定倾斜角度，采用较短的刀具进行高速切削，这样既提升切削效率，又提高了加工精度。使用这种方法可以通过设定多个加工角度完成一系列的区域加工，只需一次装夹以避免重复定位的精度缺失，大量节省换装时间，同时可减少后续放电加工的电极使用数量。多角度的固定5轴加工存在两个重要的问题：一是不同角度的加工刀路必须重叠，加工时间就会延长，重叠区域也必定产生接刀痕，表面加工质量无法得到很好的保证。二是一系列的角度定义与编程非常繁琐复杂，编程人员需要花费大量时间并且出错的风险加大。

　　联动5轴加工解决了固定5轴加工的问题，即使用非常短的刀具，也不会造成加工角度的重复。但到目前为止联动5轴在模具加工的应用还存在一定局限性，主要体现在两方面：一是适合于模具加工的联动5轴加工策略比较少，这是因为联动5轴加工过去主要应用于航空航天器材等产品，零件的加工，而这些加工策略难以满足模具加工的要求；二是编制联动5轴的程序需要很高的技巧，只有在丰富的经验基础上才能做出准确的判断与干预。这与3轴编程差异很大，国内相应的技术人才也很匮乏。

　　图1 同样的刀路在Auerbach IA 5机床上可以流畅的运行，但是换到DMC 75V上，当轨迹沿着垂直壁上升跨越顶面，然后向下运动时，机床就会发生报警

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　　5轴加工的全新方案

　　5轴机床和5轴CAM系统在模具制造领域的实际应用是最近几年发展起来的一项先进技术。作为全球知名的全自动CAM软件，WorkNC在模具制造领域首次提出了一个全新的实用性极强的5轴加工解决方案：WorkNC Auto5。这种解决方案能够简单地将种类丰富适合于模具加工的3轴和3+2轴刀路自动转化为联动5轴刀路，并自动检测碰撞和考虑机床的运动几何学的限制条件。

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　　WorkNC拥有丰富的针对模具加工的3轴和固定5轴的加工策略，其卓越的编程效率和操作性能已在模具制造领域得到了反复的证明。那么能否将这些优势利用到联动5轴呢？经过多年的研发Sescoi公司在模具制造领域首次推出了全新的实用性极强的模具5轴加工方案，这就是WorkNC的Auto5。使用WorkNC Auto5编程人员可简单地将任何WorkNC的3轴或固定5轴的刀路自动转化为一个没有碰撞，同时满足指定机床几何学及运动学约束的联动5轴刀路。此外，通过设置参数还可以对转化后的联动5轴刀路进行平滑处理，使之更符合实际的加工要求，从而保证加工品质。

　　图2 5轴机床的一个特点，即一个摆动轴定义在B9.5，C0与定义在B-9.5，C+180或C-180之间刀具相对于工件的切削状态是一样的

　　WorkNC Auto5功能模块

　　WorkNC Auto5包括两个功能模块：3to5axis模块和5tomachine模块。

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　　3to5axis模块能够自动将3轴和固定5轴的刀路按选定的策略转化为联动5轴刀路。此模块检测和回避刀具及刀把的碰撞。这个转化过程是不依赖机床的几何及运动特征。

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　　5tomachine模块是根据选定的机床对3to5axis输出的联动5轴刀路进行自动处理，检测和回避机床的碰撞，并使该刀路满足选定机床的几何学及运动学的约束条件。

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　　WorkNC Auto5巧妙地解决了标准5轴加工策略应用的局限性，大大拓展了联动5轴加工在模具加工领域的实用性，而其传承了WorkNC的3轴编程的高效、自动和简单的编程理念，使现有的编程序人员迅速掌握联动5轴加工编程的先进技术变为可能。

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　　图3 WorkNC Auto5能沟通过定义一条外围驱动线，来控制刀具轴的摆动角度

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　　WorkNC Auto5关键技术

　　采用联动5轴加工模具型腔或其相关零部件具有很多优点，但是在软件层面上编程人员历来面临着4个关键问题，而这些问题很大程度上限制了5轴加工在模具制造领域的普及应用。针对这些问题，WorkNC Auto5提出了相应的解决方案，使繁杂的5轴编程在模具制造领域如3轴编程一样简单轻松。

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