五軸加工技術(shù)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，如在葉輪、葉片、結(jié)構(gòu)件銑削等方面。目前已成為一種成熟的技術(shù)。要導(dǎo)入五軸須具備機(jī)器和軟體，之前因?yàn)闄C(jī)床價(jià)位太高大家都不敢貿(mào)然購置，但是現(xiàn)在機(jī)器與軟件已經(jīng)慢慢趨向合理化，也有越來越多的人開始在思考這個(gè)問題（購買五軸相關(guān)設(shè)備），五軸對于加工零件精度的提升有很大的幫助。

　　隨著五軸機(jī)床剛性及穩(wěn)定性的提高，目前各運(yùn)動軸均采用直驅(qū)的方式，因此要求軟體從粗加工到最終的清角加工均要支持五軸聯(lián)動，以適應(yīng)機(jī)臺的實(shí)際動作標(biāo)準(zhǔn)，從而將機(jī)器的性能發(fā)揮到極致。本文主要對目前2種軟件編程五軸刀路產(chǎn)生方式進(jìn)行介紹和比較。

五軸刀具路徑生產(chǎn)方式

　　 一般軟體的處理方式是采用驅(qū)動面的方式來處理軸的運(yùn)動，這種方式的五軸刀路產(chǎn)生過程為：

　　(1)從驅(qū)動體上產(chǎn)生驅(qū)動點(diǎn)，驅(qū)動點(diǎn)從整個(gè)零件（或局部）或與加工零件不相關(guān)的其他幾何體上產(chǎn)生；

　　(2)將驅(qū)動點(diǎn)沿投射方向投射到零件上；

　　(3)保持刀尖在投影矢量上；

　　(4)沿投影矢量移動刀具，尋找刀具與零件或檢查幾何體的接觸點(diǎn)，在該點(diǎn)刀軸與面的法向滿足刀軸控制的要求；

　　(5)輸出接觸處刀具的刀尖點(diǎn)。

　　這種方式整個(gè)的加工步驟如下所示：

　　(1)選取變軸曲面銑削功能；

　　(2)選取子類型；

　　(3)指定加工幾何體、刀具等；

　　(4)選擇驅(qū)動方式；

　　(5)選取驅(qū)動幾何體；

　　(6)設(shè)置驅(qū)動參數(shù)，

　　(7)完成定義驅(qū)動幾何；

　　(8)設(shè)置投影矢量；

　　(9)設(shè)置刀軸控制；

　　(10)輸入其余參數(shù)；

　　(11)生成加工軌跡。

　　由上可知，這種五軸刀路產(chǎn)生方式完全依靠手動方式，必須人為定義“驅(qū)動幾何”、“驅(qū)動方式”，“投影方向”以及“軸定義”這4個(gè)參數(shù)才能產(chǎn)生五軸刀具路徑，這不但對編程人員經(jīng)驗(yàn)要求很高（即使是有經(jīng)驗(yàn)的編程人員也需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行驅(qū)動面的構(gòu)思和制作，編程效率很低），而且并不能適應(yīng)形狀復(fù)雜多變的零件加工（如模具等行業(yè)）。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，運(yùn)算速度越來越快，一種新的五軸刀路產(chǎn)生方式也隨之誕生了，正如CAE利用計(jì)算機(jī)來完成人力所不可能完成的大運(yùn)算量一樣，在CAM五軸加工領(lǐng)域也出現(xiàn)了利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的智能刀軸自動避讓技術(shù)（該技術(shù)為hyperMILL軟件全球首創(chuàng)）。在hyperMILL軟件中缸軸刀路的生成非常靈活、簡便，系統(tǒng)只需要識別使用者要求的基本切削角度即可，hyperMILL就會自動傾斜角度來處理干涉。五軸粗加工、五軸等高精加工、五軸投影精加工、五軸沿面等距精加工、五軸清角精加工以及五軸循曲線加工均采用這種目前堪稱高級的自動閃避功能。

　　編程人員選擇智能刀具路徑產(chǎn)生方式時(shí)（傾斜策略選擇“自動”），只需設(shè)定最佳的A/B軸擺角（傾斜角度）、自動避讓的A/B軸傾擺范圍（最大角度范圍），輸入機(jī)床的擺動角度限制（機(jī)床限制最大Z軸傾擺角度）即可，其余的事情都交給計(jì)算機(jī)自動完成。同時(shí)，這種方式可以達(dá)到更加完善的過切干涉保護(hù)，確保加工過程中機(jī)床的安全。

　　由于這種方式對編程用計(jì)算機(jī)的要求稍高，所以同時(shí)hyperMILL也向計(jì)算機(jī)比較老舊的客戶提供了手動的控制方式。這種控制方式并非像前一種方式那樣完全手動，而是操作者可以把自己希望控制的部分進(jìn)行手動設(shè)置，其余部分仍然由計(jì)算機(jī)進(jìn)行智能化的處理，這樣運(yùn)算量小了許多（對計(jì)算機(jī)硬件的要求也相對較低），運(yùn)算的速度也會得到提升。如果操作者具有非常豐富的手動編程經(jīng)驗(yàn)，也可以完全手動操作，這些均可按編程人員的要求自行進(jìn)行設(shè)定。

hyperMILL手動控制方式說明

　　在手動控制中，hyperMILL另外提供給用戶“固定傾擺角度”及“保持”2種傾擺策略，而作為手動方式介紹的重點(diǎn)將是“刀尖朝向Z軸”以及“手動曲線”2種傾擺控制。

　　 “刀尖朝向Z軸”即在C軸的控制上，始終保持刀具的刀尖通過Z軸，而A/B軸的控制與“自動”方式下完全相同。C軸控制中的“嚴(yán)格導(dǎo)引”選項(xiàng)的作用是：當(dāng)啟用“嚴(yán)格導(dǎo)引”時(shí)，C軸將不論何種情況始終保持刀具的刀尖通過Z軸，關(guān)閉“嚴(yán)格導(dǎo)引”時(shí)，系統(tǒng)將盡量使加工中刀具的刀尖通過Z軸，而當(dāng)需要C軸參與避讓時(shí)，刀具的刀尖可不通過Z軸。“手動曲線”方式是人為參與傾擺設(shè)定中最常用的部分。可分別設(shè)定C軸及A/B軸的傾擺策略。

    hyperMILL的傾擺策略界面

　　C軸的控制可設(shè)定刀尖朝向或刀柄通過時(shí)的“傾斜曲線”（此處的刀尖朝向與刃柄通過均表示所設(shè)傾斜曲線與刀具在C軸旋轉(zhuǎn)平面上投影的行為）；而“嚴(yán)格導(dǎo)引”同前。

　　A/B軸的控制則可設(shè)定是否考慮上面所設(shè)的“傾斜曲線”。如不考慮“傾斜曲線”，則A/B軸的傾擺控制與“自動”方式下完全相同；如考慮“傾斜曲線”，則這里將給用戶“逼近”與“通過”2種設(shè)置，具體意義同“嚴(yán)格導(dǎo)引”。

　　用戶在想要進(jìn)行手動控制時(shí)，hyperMILL可提供相應(yīng)的功能讓用戶實(shí)現(xiàn)想手動控制的部分手動來控制，不想手動控制的部分仍然交由計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動避讓，直至實(shí)現(xiàn)完全的手動控制（設(shè)置為嚴(yán)格導(dǎo)引）。

結(jié)束語

　　本文介紹了目前CAM軟件2種主流的五軸刀路產(chǎn)生方式，可以看出，hyperMILL代表的依托計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行干涉避讓的五軸刀路產(chǎn)生方式將引領(lǐng)整個(gè)CAM加工的潮流。它不但讓加工更加安全（刀具千涉的自動避讓），保護(hù)了客戶昂貴的設(shè)備，還降低了對編程人員的經(jīng)驗(yàn)要求，并大大提高了五軸編程的效率。