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机床工业发展五轴数控技术具有重要意义
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机床工业发展五轴数控技术具有重要意义
 
几十年来,人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题,就会求助五轴加工技术。早在20世纪60年代,国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。
  五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术,它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体,应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位,特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响,以及技术上的复杂性,西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度,对我国实行禁运。因而,研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。


  符合数控机床发展的新方向
  近几年国际、国内机床展表明,数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工,以保证工件的位置精度,提高加工效率。国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工,均采用多轴加工技术,包括五轴联动功能。在加工中心上扩展五轴联动功能,可大大提高加工中心的加工能力,便于系统的进一步集成化。最近国际机床业出现了一个新概念,即万能加工,数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。五轴数控机床在国内外的实际应用表明,其加工效率相当于两台三轴机床,甚至可以完全省去某些大型自动化生产流水线的投资,大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。

  显然,人们早已认识到五轴数控技术的优越性和重要性。但到目前为止,五轴数控技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门,并且仍然存在尚未解决的难题。五轴数控技术为何久久未能得以广泛普及?五轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位姿控制,其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床复杂得多。目前,五轴数控技术在全球范围内普遍存在以下问题。


  五轴数控编程抽象、操作困难
  这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。三轴机床只有直线坐标轴,而五轴数控机床结构形式多样;同一段NC代码可以在不同的三轴数控机床上获得同样的加工效果,但某一种五轴机床的NC代码却不能适用于所有类型的五轴机床。数控编程除了直线运动之外,还要协调旋转运动的相关计算,如旋转角度行程检验、非线性误差校核、刀具旋转运动计算等,处理的信息量很大,数控编程极其抽象。
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