五軸聯動數控電加工技術相關問題探討

林秀峰

摘 要：該文主要就五軸聯動數控電加工技術進行探討，分別從五軸五聯動數控系統中的電火花成形加工技術、電解機械復合加工技術、低速走絲線切割加工技術等幾個方面進行重點分析和詳細探討，希望對于今后的五軸聯動數控電加工技術發展起到一定幫助作用。

關鍵詞：五軸聯動數控電加工 電火花加工 數控電解機械復合加工 數控電火花低速走絲線切割加工技術

中圖分類號：G4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）07（c）-0088-01

1 五軸五聯動數控電火花成形加工技術

四軸聯動數控精密電火花成形機床能夠滿足對于復雜模具的高效精密加工問題，比如高溫合金、鈦合金材料帶葉冠整體式渦輪盤類零件等，特別適用于在關鍵制造的發電設備、精密模具、航天航空等眾多領域，對于提高數控技術發展具有重要作用，這里使用的則是從歐洲引進的一臺FORM300四軸聯動數控精密電火花成形機床。其中，定位精度±5°的伺服控制回轉工作臺B軸則是從德國的一家HIRSCHMANN公司所引進，這樣就能夠進行相應的五軸聯動精密數控電火花成形加工技術的研究工作就可以在形成的五軸五聯動數控電火花成形加工機床上所進行相關的研究工作。

其中，該機床的主要性能參數和技術指標如下：（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra 0.2；（3）最大電極重量（kg）：50；（4）最大工件尺寸（mm）：1200×800×350；（5）X、Y、Z工作行程（mm）：600×400×500。

在對于相應的精密復雜零部件的成形加工中，五軸五聯動數控電火花成形加工機床能夠表現出巨大的優勢，能夠體現出加工工具的優良效果，特別適用于航空、航天等精密復雜零部件的加工和處理，比如在航天航空領域的帶冠整體渦輪盤、渦輪盤壓氣機轉子、渦輪機匣、航空航天發動機渦輪盤等零件，對于相應的特殊材料的處理也具有比較好的效果，包括相應的低膨脹臺金、合金結構鋼、耐熱合金、鈦合金、鋁合金等特殊材料的加工方面。

2 五軸五聯動數控電解機械復合加工技術

在五軸五聯動數控電解機械復合加工技術中，具有內噴功能的復合陰極則是所采用的具有旋轉功能的工具，能夠結合相應的機械磨削、電解加工以及數控方面的優勢所在，其中，把復合鍍或鑲嵌有金剛砂在在復合陰極的表面進行一定的選擇性處理，通過使用金剛砂能夠起到一定的保證電解加工間隙作用，起到絕緣作用，還能起到刮除工件陽極鈍化膜的作用。在具體的加工過程中，直流脈沖電源的負極則是接到復合陰極，而直流脈沖電源的正極則是接入工件，電解液則在工件和復合的陰極之間進行噴入操作，相對工件作的情況下，復合陰極這樣就可以使得數控運行，在電解-機械磨削復合加工的原理下，滿足對于復雜零件的加工成型要求。

在上述分析的電解-機械磨削復合加工的原理的基礎上，可以開展相關的五軸五聯動數控電解機械復合加工機床的具體研究工作。對于五軸聯動數控電解機械復合加工機床來說，在進行相關的拋光、磨削、切割、鏜銑削、復合鉆削等加工過程中，可以通過不同的復合陰極的進行更換來實現。在對于同一個工件進行相應的粗加工、精加工以及相應的拋光加工都可以利用一次裝夾得以實現，分析這個機床系統主要具有特點分析如下：第一，各種高韌性、高硬度、高耐磨性金屬等難加工材料能夠有效處理；第二，加工零件的復雜型面可以通過簡單形狀的復合陰極實現；第三，相比于電火花加工、機械磨削來說，此系統具有更高的加工效率，加工精度則要高于電解加工；第四，去除工件余量則是依靠電化學陽極溶解的原理進行，對于表面金相組織并無影響，具有比較小的宏觀機械切削力，能夠加工相應的低剛度、薄壁、窄槽、窄縫的零件；第五，復合陰極工具則基本上不存在損耗。

傳統的機械加工理念在上述機床系統的特點體現出巨大的變化。比如，淬硬熱處理工藝可以預先安排，然后可以考慮進行相應的粗加工、精加工和拋光加工；從工件上切除整塊材料，還基本上在利用整塊材料，這點能夠有效地提高生產效率、提高加工精度、使得熱處理變形進一步有效消除，能耗能夠降低，使得資源得以節約，這都具有非常重要的意義。

3 五軸五聯動數控電火花低速走絲線切割加工技術

三維復雜直紋面精密零件中在我國的模具、軍工、航天航空等特殊領域中具有重要作用，能夠解決相應的精密、微細、高效的切割加工問題，FA20PS Advance四軸聯動精密數控低速走鏈線切割加工機床通過日本三菱電機公司所進行引進，另外，伺服控制回轉工作臺B軸（定位精度±5°），則是從德國HIRSCHMANN公司配置，這樣就可以形成相應的五軸面聯動數控電火花低速走絲線切割加工機床，并且可以進行相關的五軸聯動精密數控電火花低速走絲線切割加工技術方面的研究工作。

其中，該設備的主要技術性能和指標參數如下所示，（1）尺寸精度（mm）：±0.002；（2）最佳表面粗糙度（μm）：Ra 0.03；（3）加工最大錐度（°）：±15；（4）使用電極絲直徑范圍（mm）：0.05～0.3；（5）最大工件重量（kg）：1500；（6）最大工件尺寸（mm）：1050×800×295；（7） U、V工作行程（mm）：±75；（8） x、r、z工作行程（mm）：500×350×300。

在五軸五聯動數控電火花低速走絲線切割加工機床中，主要采用的則是五軸五聯動數控電火花低速走絲線切割加工機床加工螺旋槳注塑模型腔，能夠取得比較好的效果，滿足生產的要求，塑料螺旋槳產品得到一定認可，使得一直處于國內領先的模具加工水平。

4 結語

第一，難加工材料整體結構中的復雜零件處理能夠通過五軸聯動數控電加工技術得以有效解決，另外，對于細長零件、薄壁、低剛度零件加工提供有效手段，有利于模具、航空、航天等精密復雜零部件的相關成形和加工。第二，五軸聯動數控電火花成形機床和五軸聯動數控電解機械復合加工機床在加工對象方面都是基本相同的，但是，對于五軸聯動數控電解機械復合加工機床來說，相比于電火花加工來說，其加工效率往往為10倍左右，另外，還能夠具有一定的零件的電化學復合拋光加工處理。第三，技術高度密集和復雜的特種加工機床特點能夠在五軸五聯動數控電火花低速走絲線切割加工機床中得以體現，屬于電加工機床中的高級水平，主要能用于三維復雜直紋面的精密、微細和高效的切割，具有表面質量好、加工精度高的特點，在模具、軍工、以及航天航空領域的精密零件加工中具有重要作用。

參考文獻

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[2] 徐曉風，高永祥.基于UG的五軸聯動數控加工技術在吹塑模具的應用[J].機械設計與制造，2013（3）.endprint