数控加工中心五轴复杂曲面零件加工技术研究及加工精度控制
五轴加工中心数控编程技巧探究
（ 太原科技大学 机械工程学院， 太原 030024 ）
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摘要：基于微分几何理论， 对复杂曲面环形刀无干涉刀具路径生成算法进行研究 ， 对复杂曲面进行曲 在此基础上建立环形刀五轴加工模型， 进行走刀步长、 加工行距和相邻刀触点等的计算， 并 面划分， 提出通过选择最佳刀具尺寸和改变刀具姿态进行干涉避免的方法 。 与其它环形刀刀具路径生成算 法相比， 本文提出的算法具有更高的准确性和可靠性 。 关键词：复杂曲面； 环形刀； 刀具路径； 干涉避免 中图分类号：TP273 文献标识码：A
Research on Gaugingfree Cutter Path Generation Technology of Complex Surfaces ZENG Zhiying，JIA Yuqin，YUAN Jinpeng，LI Kun，MIN Xuexi （ Sch． of Electromechanic，Taiyuan Univ． of Science ＆ Technology，Taiyuan 030024 ，China） Abstract： Based on the theory of differential geometry ，the fiveaxis machining gaugingfree cutter path generation algorithm of the toroidal Cutter is researched． And fiveaxis machining model of the toroidal Cutter is built，the calculation of feeding step length，machining interval and adjacent cutter contact points etc． is done based on the division of complex surfaces． Besides，the w ay of avoid tool interfere is presented by selecting optimum tool sizes and changing tool posture． Comparing w ith other algorithms， the proposed algorithm in this paper is more precise and reliable． Key words： complex surface； toroidal cutter； tool path； gaugingfree 免方面， 国内外学者在局部干涉避免方法研究的比 目前， 关于局部干涉判断和处理方法， 可归结 较多， ： ， 为以下两大类 一是直接距离法 即通过直接计算刀 具表面与曲面之间的距离来判断是否产生干涉并进 4］ 。 二是微分几何法， 如文献［ 即采用 行相应调整， 曲率匹配来对刀具的局部干涉进行检查和修正， 文 3， 5］ 提出了密切曲率法， 即根据在密切面内刀具 献［ 与曲面曲率的吻合状态来进行局部干涉的检测和处 ［6 ］ 理； Than Lin 等人则在切触点处平行于刀具进给方 向和垂直于进给方向的两个法截面内， 分别将刀具 的有效切削曲率半径和曲面的有效曲率半径进行比 较， 从而进行局部干涉的判断和处理。 本文通过选 择最佳刀具的尺寸和调整刀具的姿态来避免干涉的 产生。 在复杂曲面的五轴加工中， 由于平头刀几何形 研究利用平头刀生成刀具路径 状简单且容易建模， 7］ 的方法比较多， 如文献［ 研究了基于加工带宽评价 8］ 文献［ 方法的平头刀五轴加工刀具路径生成方法 ， 研究了基于平头刀的等残高自由曲面五轴加工刀具 而关于环形刀生成刀具路径的方法 路径生成技术，
机械制造中的的五轴数控加工技术
机械制造中的的五轴数控加工技术机械制造中的五轴数控加工技术是现代制造业中非常重要的一项技术，它可以大幅提高加工效率、精度和质量。
五轴数控加工技术是在三轴数控加工技术的基础上发展而来的，它可以实现在五个方向上对工件进行切削加工，具有更大的灵活性和复杂性。
首先，五轴数控加工技术可以实现多面加工。
传统的三轴数控加工只能在水平、垂直两个方向上对工件进行加工，而五轴数控加工则可以在额外的两个方向上对工件进行切削。
这意味着在同一次夹持下，可以完成更多面的加工，减少了重新夹持的次数，提高了加工效率。
其次，五轴数控加工技术可以实现复杂曲面加工。
由于五轴数控机床具有更多的自由度，可以在多个方向上对工件进行加工，因此可以更好地处理复杂曲面，如叶片、汽车车轮等复杂结构的加工。
这对于一些复杂零部件的制造具有非常重要的意义，可以提高加工精度和质量。
另外，五轴数控加工技术可以实现更高的加工精度。
通过五轴数控机床的多轴协同工作，可以降低机床的振动和变形，提高加工精度。
尤其对于一些高精度要求的零部件，比如航空航天领域的零部件，五轴数控加工技术可以保证其精度要求。
此外，五轴数控加工技术还可以实现更高的加工质量。
由于五轴数控机床具有更多的自由度，可以更好地处理曲面和复杂结构的零部件，避免产生刀痕和残留，提高了加工质量。
同时，五轴数控加工还可以减少工件在加工过程中的重新夹持次数，降低了人为误差的可能性，提高了加工准确性和一致性。
总的来说，五轴数控加工技术在机械制造中具有非常重要的意义。
它可以提高加工效率、精度和质量，满足了对复杂零部件加工的需求。
随着科技的不断发展，五轴数控加工技术将会越来越广泛地应用于各个领域，推动着制造业的发展和进步。
现代机械加工中五轴数控技术的应用研究
现代机械加工中五轴数控技术的应用研究发表时间：2019-12-27T16:50:29.397Z 来源：《中国电业》2019年第17期作者：周福学[导读] 在机械制造行业中，数控机床的应用范围更广、使用量较大，属于高新技术产品摘要：在机械制造行业中，数控机床的应用范围更广、使用量较大，属于高新技术产品，主要发挥着完成精密以及超精密加工的功能。
就现阶段的制造行业的发展情况来说，其对机械零部件的尺寸精度、几何形状复杂程度等有了更高的要求，因此，要求相关人员明确数控机床的加工精度建模。
在这样的条件下，探究基于关键部件几何误差的数控机床加工精度建模有着较高的现实价值，需要相关人员重点关注。
鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对现代机械加工中五轴数控技术的应用研究提出了一些建议，仅供参考。
关键词：现代机械加工；五轴数控技术的应用；研究引言数控技术在机械加工方面扮演着关键性的角色作用，数控技术的广泛应用，有利于提高实际工作效率以及人们的生活水平。
但目前我国数控技术的发展还处于初始发展阶段,尤其是五轴数控技术在国内更是处于萌芽状态，各种各样的高尖端技术成果不理想以及不同等级的数控技术人才严重匮乏。
所以，要破此局，要从以下两个方面着手：一、需要国家相应的政策支持,加大在职业教育方面的投资力度，支持职业院校敞开校门，面向社会广泛开展培训，推动学历教育与培训相互融合、相互促进。
坚持统筹资源，协同推进。
二、国家要鼓励并扶持企业的创新和发展，要充分发挥企业主体作用，全面推行终身职业技能培训制度。
1、现代机械加工中五轴数控技术的概述随着工件需求的不断提升，五轴以上数控机床已陆续被开发并投入使用，但其开发和工艺难度较大。
因此，市面上的多轴数控机床多指四轴、五轴数控机床这两类。
多轴数控机床运动链，即工件与刀具之间由4个以上运动轴互相联结并构成相对可动的系统。
该配合件的多轴数控加工整体流程是：建立加工模型→建立数据转换关系式→确定加工工艺→优化加工刀路轨迹→优化切削参数→多轴数控加工→获得加工产品。
五轴加工中心的加工范围
五轴加工中心的加工范围五轴加工中心是一种高精度的数控机床，它具有多轴联动的特点，可以完成复杂曲面的加工任务。
其加工范围广泛，下面将从不同角度介绍五轴加工中心的加工范围。
一、加工材料范围五轴加工中心可以加工的材料种类非常多，包括金属材料如铝合金、钛合金、不锈钢等，以及非金属材料如塑料、木材、复合材料等。
无论是硬度高的金属材料还是脆性的非金属材料，五轴加工中心都可以轻松应对，实现高效加工。
二、加工形式范围五轴加工中心具有多轴联动的能力，可以实现复杂曲面的加工。
它可以进行平面加工、曲面加工、螺纹加工等多种加工形式。
无论是简单的平面零件还是复杂的曲面零件，五轴加工中心都可以精确加工，满足高精度零件的需求。
三、加工尺寸范围五轴加工中心可以加工的零件尺寸范围较广，从小到大可以涵盖微小零件到大型零件。
对于微小零件的加工，五轴加工中心可以实现高精度的微小特征加工；对于大型零件的加工，五轴加工中心可以保证加工精度和加工效率。
四、加工精度范围五轴加工中心是一种高精度的加工设备，其加工精度非常高。
在加工过程中，五轴加工中心可以实现微小误差的控制，保证加工零件的尺寸精度和形状精度。
因此，五轴加工中心广泛应用于精密机械、航空航天等领域。
五、加工效率范围五轴加工中心具有高效率的特点。
它可以通过多轴联动，同时进行多个加工动作，大大提高了加工效率。
此外，五轴加工中心还可以进行自动换刀、自动测量等功能，进一步提高了加工效率。
因此，五轴加工中心在批量生产和加工周期紧张的情况下具有明显的优势。
五轴加工中心具有广泛的加工范围。
无论是材料种类、加工形式、加工尺寸还是加工精度和效率，五轴加工中心都能够满足各种需求。
随着科技的不断发展，五轴加工中心在工业生产中的应用越来越广泛，为制造业的发展做出了重要贡献。
五轴加工中心适合什么类型的零件加工
五轴加工中心适合什么类型的零件加工五轴加工中心是一种利用五个坐标轴控制刀具进行多轴加工的机床。
相对于传统的三轴加工中心，五轴加工中心具有更好的加工灵活度和准确度。
那么，五轴加工中心适合什么类型的零件加工呢？高精度复杂曲面零件加工五轴加工中心的五个坐标轴可以分别控制刀具在x、y、z三个方向的移动以及绕x、y轴的旋转，可以在三维空间内实现更加灵活的运动。
因此，五轴加工中心适合加工一些高精度复杂曲面的零件。
比如，飞机发动机叶轮、汽车水泵叶轮、曲面仿形刀具等零件。
这些零件的加工需要非常高的精度和曲面质量，这时五轴加工中心就显得尤为重要。
高效率多面加工五轴加工中心的多轴控制能力还能够提高加工效率。
相比于传统的三轴加工中心，在加工多面零件时，不需要重新夹紧零件进行多次加工，可以通过五轴同时控制刀具的运动，一次完成所有面的加工。
比如，拥有多个孔道和倒角的复杂零件，一旦误差积累，将会导致零件不合适的使用，使用五轴加工中心就可以避免这样的误差积累，提高加工效率，同时还能保证零件的质量和精度。
刀具角度只能方向的加工五轴加工中心在加工需要刀具在不同角度上工作的零件时十分有效。
由于五轴加工中心的五个轴控制刀具的移动和角度，它可以让刀具的尺寸旋转到正常角度时无法完成的加工变得容易。
这样的加工过程通常涉及到光滑的弧线和复杂的曲线，可以在少量工序的前提下实现高精度的加工。
一些医疗、消费电子等行业的零件，就需要这样的零件制造技术。
总之，五轴加工中心在零件制造过程中具有非常重要的作用。
通过提高加工效率和加工精度等方面，五轴加工中心可以适用于许多复杂的零件加工。
同时，随着先进的控制系统、工具路径生成技术的出现，五轴加工中心将发挥更加重要的作用。
五轴加工中心调研报告
五轴加工中心调研报告五轴加工中心调研报告一、调研目的为了解决目前加工领域中存在的局限性问题，提高加工效率，降低加工成本，我们进行了五轴加工中心的调研。
通过此次调研，我们试图了解五轴加工中心的工作原理、性能特点以及市场应用情况，以便为企业的发展提供有价值的参考。
二、调研方法我们采取了多种调研方法，包括在线调研、面对面访谈、查阅相关资料等。
我们通过与行业内的专家、技术人员、设备厂家和使用者进行交流，获取了大量有关五轴加工中心的信息。
三、工作原理五轴加工中心是一种能够同时在五个轴向运动的加工设备。
它通过控制不同轴向的运动，使刀具能够在复杂的曲面上进行切削，从而实现更为精细的加工任务。
相比传统三轴加工中心，五轴加工中心具有更大的灵活性和多样性，能够满足多种不同形状零件的加工需求。
四、性能特点1.高精度：五轴加工中心具备高精度加工能力，可以满足对零件精度要求较高的加工任务。
2.高效率：五轴加工中心采用多轴同时运动，可提高加工效率，减少加工时间。
3.多功能：五轴加工中心除了能够进行复杂曲面的切削加工外，还可进行孔加工、攻牙、螺纹加工等多种功能。
4.智能化：五轴加工中心配备先进的数控系统，具有自动化、智能化的特点，操作简单方便。
5.节能环保：五轴加工中心采用了先进的液压系统和节能型电机，具备较低的能耗和环保特性。
五、市场应用目前，五轴加工中心已经广泛应用于航空航天、汽车、模具制造、医疗设备等领域。
在航空航天领域，五轴加工中心可以加工出复杂曲面的飞行器构件，提高零件质量和精度；在汽车领域，五轴加工中心可以加工出各种汽车内饰件，提高产品外观和品质；在模具制造领域，五轴加工中心可以加工出复杂曲面的模具零件，提高模具的制造效率和质量；在医疗设备领域，五轴加工中心可以加工出各种复杂曲面的医疗设备零件，提高产品精度和品质。
六、市场前景随着制造业的不断发展，对于更高精度、更高效率的加工需求也在不断增加。
五轴加工中心作为一种多功能、智能化、节能环保的加工设备，具有明显的竞争优势。
马扎克五轴加工中心
马扎克五轴加工中心简介马扎克五轴加工中心是一种先进的数控加工设备，具有高精度、高效率和多功能等特点。
它采用五轴联动控制，可在不同方向上对工件进行立体加工，广泛应用于汽车、航空航天、模具制造等领域。
组成马扎克五轴加工中心主要由以下部分组成：1.机床主体：马扎克机床主体采用大型铸铁结构，具有高刚性和稳定性。
机床床身上设置了运动导轨和滑块，以实现加工时的稳定运动。
2.五轴联动系统：马扎克五轴机床采用五轴联动系统，包括三轴直线运动和两轴的旋转运动。
通过精确的控制，可以实现在不同方向上的复杂零件加工。
3.主轴系统：马扎克机床主轴通常采用电主轴或液压主轴，具有高速、高转矩和高稳定性。
主轴上安装了不同类型的刀具，可满足不同加工要求。
4.控制系统：马扎克加工中心采用先进的数控系统，可以实现对加工过程的精确控制。
操作人员可以通过触摸屏或键盘输入指令，实时监控机床状态和加工过程。
5.刀库系统：马扎克机床通常配备自动刀库系统，可以存储多种刀具。
通过刀库系统，机床可以自动选取合适的刀具，提高生产效率。
工作原理马扎克五轴加工中心的工作原理如下：1.加工准备：在开始加工之前，操作人员需要制定加工方案和编写加工程序。
加工方案包括工件夹紧、刀具选择和切削参数等内容。
2.加工操作：操作人员将加工程序加载到机床的数控系统中。
然后，选择合适的刀具并安装到主轴上。
操作人员通过控制系统输入指令，机床开始自动加工。
3.五轴加工：在加工过程中，机床通过五轴联动系统实现对工件的复杂加工。
通过改变各个轴的运动参数，可以实现不同方向的切削。
4.监控与调整：在加工过程中，操作人员需要实时监控机床状态和加工结果。
如果发现问题，可以通过调整刀具、切削参数等方式进行修正。
5.加工完成：当加工程序执行完毕后，机床会停止工作。
操作人员可以将加工好的工件取出，进行下一步的处理或检验。
应用领域马扎克五轴加工中心在以下领域有广泛的应用：1.汽车制造：马扎克五轴加工中心可用于汽车零部件的加工，如发动机缸体、底板等。
五轴数控机床加工技术研究
五轴数控机床加工技术研究随着科技进步和工业化的发展，数控机床加工技术越来越成为现代制造业的重要工具。
在数控机床加工技术中，五轴数控机床是最先进的加工设备之一，它可以实现复杂、高效率的加工。
本文将就五轴数控机床加工技术的研究进行探讨。
一、五轴数控机床的基本原理五轴数控机床是一种能够同时在X/Y/Z轴外旋转两个角度轴的数控机床。
不同于一般的三轴加工中心和四轴数控机床，在五轴数控机床中，为了加工更为复杂的标准曲面和自由表面，加工物相对于工件台的位置会有所变化，也就是所谓的复杂曲线轨迹加工。
五轴数控机床不仅能够进行立面切削、侧面切削、铣削、钻孔和插件加工等常规加工，还能够在一个固定的加工位置完成复杂的几何形状。
五轴数控机床的加工原理是基于数学模型，通过数学模型计算出切削点的切向和法向以及轨迹，然后通过机床控制系统将刀具相对于工件的位置精确地控制。
在加工中，工件只需要在机床中央的加工平台上放置并紧固，然后按照设定的程序启动机床控制系统，即可完成加工。
二、五轴数控机床加工技术的研究进展近年来，五轴数控机床的研究在世界范围内得到了广泛关注。
其中，对加工精度和工艺优化的研究是重点之一。
五轴数控机床加工精度的提高是机床加工中至关重要的因素。
在完全满足精度指标要求的基础上，如何合理安排加工工艺的过程，不仅能够保证加工效率的提高，还能够更好地控制生产成本。
1.加工精度的提高五轴数控机床所加工的零部件，其形状复杂，尤其是许多曲面零部件，工艺要求精度高，强调的切入速度和切削深度、刀具轨迹以及加工路径的连续性等关键技术。
因此，五轴数控机床的研究方向之一是如何提高其加工精度。
国内外学者在提高精度的方面，采用的主要策略是将机床材料、结构、系统以及传动等方面的设备进行优化和改进。
例如，采用高刚性的机床组合、新型加工刀具和合理的加工参数，能够显著提高加工精度。
同时，通过改进数控系统和控制模型，可以实现机床运动的更加精确控制。
2.工艺优化工艺优化是五轴数控机床研究的重要方向之一。
复杂曲面五轴加工局部干涉处理技术研究
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关 键 词 ：五 轴 加 工； 复杂 曲 面；局 部 干 涉； 曲率 匹配 ； 网格 点 文 章 编 号 ：１０ ．１８２ １）１Ｏ ｌ—９ ０ ３０ ５（０ ２０一ｌ３０
中图 分类 号 ：Ｔ ９ ．３ Ｐ３ １ ７
文献标 识 码 ：Ａ
Ｌｏ ａ ｎｔ ｒ ｅ ｅ ｅｄｅ ｅ ｔｏ ｎｄ ａ ｏ ｄａ ｃ ｎ ｖ ． ｘ ｓ ｃ ｌ ｅ ｆ ｒ ｎｃ ｔ ｃ ｉ ｎ ａ ｖ ｉ ｎ ｅｉ ｆ ｅ ａ ｉ ｉ ｉ ｍ ａ ｈｉ ｉ ｆｃ ｍ ｐｌｘ ｓ ｆ ｃ ｓ ｃ ｎ ｎｇ ｏ ｏ ｅ ｕｒ ａ ｅ
２１ ０ ２年 ２月 第３ ３卷 １ 第 期
图 学 学 报
ＪｏＵＲＮＡＬ ＯＦ ＧＲＡＰＨＩ ＣＳ
Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２ ２ ｂ ｕ ｒ ０１ Ｖｏ Ｉ Ｎｏ １ ｌ３３ ．
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究摘要：随着时代发展的推动，各行各业的发展与改革也在不断向前推进，在现代工业领域，多轴数控加工技术已经成为了该领域的标志性加工技术，在我国的运载工具、国防、能源、航空航天、动力等领域的关键零部件加工中，多轴数控加工技术均发挥着重要的作用。
而伴随着各个领域对于装备性能的要求在不断提升，精密复杂曲面零件随之产生，该零件本身具备性能指标要求苛刻、加工难度大等特点，关于精密复杂曲面零件的加工，已经从原有的形位精度要求，转变成为性能指标与形位并重的高性能加工要求，这种转变的产生，给传统精密复杂曲面零件技术的革新带来了契机。
本文将针对精密复杂曲面零件的多轴数控加工技术进行分析与研究。
关键词：精密复杂曲面零件；多轴数控加工；技术研究随着我国综合国力的增强以及科学技术水平的不断提升，我国的制造业领域也在不断发展和拓展，在这其中，一批精密复杂曲面零件不断涌现出来，例如，航空发动机的叶片和机匣、大型航空运载工具的天线罩以及精密壳体等都属于精密复杂曲面零件。
因为此类零件的超常规使役环境，在进行制造的过程中，主要制造要求就要以气动特性、透波、导流以及抗疲劳性等的性能指标为主。
而为了进一步满足相关性能指标的要求，该类软件的结构以及形状发展的愈发复杂，一般具有极端大尺度比以及薄壁悬挂等显著特点。
1多轴数控加工的相关概述数控加工的过程是经过模型曲面上的加工路径直接进行驱动的，所以，高效的加工路径设计方法是保证零件表面形成精度以及加工效率提升的关键所在。
但是，传统的路径规划方法具有拘泥于几何层面进行离散调整以及逐点进行路径设计的特点，这种特点的具备从切割特性层面以及运动学角度考虑，能够将加工路径拓扑成几何形状的方法较少，无法将曲面几何的物理特性进行兼顾，也难以实现关于路径的整体性调控，十分不利于加工生产工作的进行。
在进行复杂曲面的数控加工过程中，运动规划也是非常重要的，特别是在复杂曲面零件的高精度高速加工过程中，关于适应性进给率定制加工技术的使用，是保证加工效率、保证加工精度的有效措施[1]。
复杂曲面零件的五轴数控加工技术研究
复杂曲面零件的五轴数控加工技术研究
张映故
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2024(60)3
【摘要】随着科技水平的不断提升,精密复杂曲面零件的应用越来越广泛。
曲面驱动是复杂曲面零件加工的重要方法,驱动刀轨的规划直接关系到曲面物理特性的调控,应用五轴数控加工技术能够提升复杂曲面零件的加工质量。
文章主要研究复杂曲面零件的五轴数控加工技术,以佛像这个复杂曲面零件为例,分析了曲面驱动刀轨规划、工装方案设计、加工策略以及试制加工过程。
在实际加工过程中,技术人员应充分理解驱动刀轨规划思路与原理,在粗加工、精加工中完善刀轨设计,并进行试制加工。
【总页数】3页(P63-65)
【作者】张映故
【作者单位】柳州职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.基于UG的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术研究
2.复杂曲面五轴数控加工关键技术研究
3.复杂曲面零件数控加工的关键问题r——解读《复杂曲面零件
五轴数控加工理论与技术》4.五轴数控机床高效加工多曲面零件工艺5.基于五轴数控加工工艺的复杂曲面零件加工轨迹分析
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浅谈五轴数控加工技术
浅谈五轴数控加工技术1 概述众所周知，数控机床是当今现代化工厂的主要制造设备，数控技术是先进制造技术的关键技术，传统加工正在被数控加工逐步取代，数控加工技术水平已成为反映一个国家先进制造技术的重要指标之一。
五轴联动加工中心代表了数控机床的最高水平，反映了一个国家的装备制造业的发展水平。
我国的数控装备经过六十多年的发展，在许多项技术取得很大的进步，但在高端数控加工装备制造方面基础还比较薄弱，在多轴联动加工软件平台和数据库开发方面还落后于世界先进水平，需进一步提升。
五轴数控加工应用非常广泛，主要应用在航空航天、水利水电、轮船等高端产品的核心部件的制造，例如具有复杂曲面结构的航空发动机大型整体叶轮、水利水电设备中的发电机转子制造，汽车发动机中的涡轮以及模具制造等领域。
这些零件都是相关产品的核心部件，直接影响产品的性能和质量。
在西方装备制造业较发达的国家，为提高生产效率，五轴联动加工中心在制造业的各领域已得到广泛应用。
如今，随着现代产品质量的提高，要求零件数量减少的同时还要求零件精度的提高，这就使得结构一体化的复杂异形件零件的需求量越来越大，其交货时间越来越短，鉴于五轴联动加工中心的加工优势以及五轴联动加工中心价格的降低，五轴联动加工中心将在加工制造各领域得到广泛推广。
因此，开展五轴加工技术的研究非常有必要和意义重大。
2 五轴数控加工所谓的五轴数控加工是指能同时控制五个以上坐标轴的联动的数控加工，其中包括三个直线轴（XYZ）和两个旋转轴（ABC三个旋转轴中的两个）。
五轴加工将各种加工功能组合在一起后，实现工件在一次装夹后，完成对多个面的铣、镗、钻等多道工序的加工，有效地避免了多次装夹产生的误差，缩短了生产周期，提高零件质量。
随着结构复杂产品的广泛应用，要求数控设备具有更高的加工能力和加工效率，由此，五轴数控加工技术得到了广阔的发展领域。
五轴数控加工的特点有：刀具可以进入型腔内部，加工三轴加工不到的部位，这种模式有利于采用短刀具加工零件的侧壁和型腔，提高刀具的刚性，减小振动，提高零件的精度；减少工装夹具数量和占地面积；减少基准转换，提高加工精度；缩短新产品研发周期；缩短生产过程链，简化生产管理。
五轴联动立式加工中心 质量标准
五轴联动立式加工中心质量标准五轴联动立式加工中心是一种高精度、高效率的数控机床，具有广泛的应用领域，包括模具制造、航空航天、汽车制造等。
在这些领域中，加工中心的质量标准至关重要，可以保证加工零件的精度、表面质量和工件的寿命。
下面是一份关于五轴联动立式加工中心的质量标准的详细介绍。
一、机床的精度要求：1. 加工精度：五轴联动立式加工中心的加工精度应符合国家标准或行业标准的要求。
通常情况下，其加工精度应达到IT6级或更高级别。
2. 定位精度：五轴联动立式加工中心的定位精度应达到或超过其设计要求。
定位精度一般包括定位误差、重复定位精度和移动速度误差等指标。
3. 固定性：机床工作台应具有良好的刚性和稳定性，以保证在加工过程中不会出现明显的变形或振动。
4. 系统刚度：五轴联动立式加工中心的传动系统和机械结构应具备足够的刚度，以保证切削力的传递和抵抗变形的能力。
二、加工质量要求：1. 表面质量：五轴联动立式加工中心应能够高效、精确地加工出表面光洁度要求高、平整度要求高的复杂曲面零件。
2. 尺寸精度：加工中心应能够按照设计要求精确加工出零件的尺寸，尺寸精度应在允许范围内。
3. 连接精度：五轴联动立式加工中心应能够达到零件之间的精确连接，确保零件装配的精度和性能。
4. 加工效率：加工中心应具备高效率的加工能力，能够在较短的时间内完成加工任务，提高生产效率。
三、安全可靠性要求：1. 机床结构：五轴联动立式加工中心的结构应具备足够的稳定性和可靠性，能够承受切削力，并确保机床在运行过程中不会出现明显的变形或抖动现象。
2. 安全防护：机床应配备完善的安全防护装置，以确保操作人员的人身安全。
3. 系统可靠性：五轴联动立式加工中心的控制系统应稳定可靠，能够长时间稳定运行，以保证加工质量和工作效率。
4. 维护性：加工中心应考虑到维护的便捷性，方便日常保养和故障排除。
四、环境友好要求：1. 噪音：五轴联动立式加工中心的噪音应控制在允许范围内，不对周围环境和操作人员造成明显的干扰。
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究进展多轴数控加工是现代工业中的标志性加工技术，在能源、动力、国防、运载工具、航空航天等高端制造领域的关键零部件加工中占据着主导地位。
随着中国在这些制造领域的不断拓展，涌现出一大批加工难度大、性能指标要求苛刻的精密复杂曲面零件，如大型航空运载工具的精密壳体、天线罩、航空发动机的机匣及叶片、整体叶轮和叶盘等，因其超常规的使役环境，常以导流、透波、抗疲劳特性以及气动特性等性能指标为主要制造要求。
为满足性能指标要求，此类零件的形状及结构日趋复杂，通常具有薄壁悬垂、极端大尺度比等特点，而且壁厚变化剧烈并且有着严格的控制要求，加工精度不断提高，其制造已由以往单纯的形位精度加工，跃升为形位与性能指标并重的高性能加工，给目前的复杂曲面数控加工技术带来了严峻的挑战。
数控加工是由模型曲面上的加工路径直接驱动，因而高效加工路径设计方法成为提高加工效率，保证零件表面成形精度的关键。
然而，传统路径规划方法却拘泥于单纯几何学层面的逐点路径设计和离散调整，从运动学及切削特性层面考虑加工路径拓扑几何形状的方法较少，无法兼顾曲面几何物理特性、难以实现路径的整体调控。
在复杂曲面的数控加工中，运动规划也非常重要，特别是在复杂零件的高速高精度加工中，适应性进给率定制技术是加工精度和加工效率保证的有效手段[4]。
目前，进给率定制局限于在前瞻预读框架下构建不同形式的弧长-时间及进给率-弧长映射的常规方法，尚未完全建立起轨迹内在几何特性与进给率运动特性间的联系，其定制过程通常需要多次反复，以求在多种约束许可范围内获得尽可能高的速度，并在提高加工效率的前提下保证加工精度。
数控加工既是一个零件的几何成形过程，也是一个复杂的动态物理切削过程，特别是随着高档数控机床切削速度不断提高，对数控加工技术的研究不能仅关注常规几何学层面的走刀路径设计和运动学层面的运动规划，必须转向实际的物理加工过程，解决大进给量、高转速所带来的刀具负载波动、变形、破损失效，特别是解决加工过程中由于切削力变化所引起的切削系统的不稳定等问题。
复杂曲面零件数控加工的关键问题——解读《复杂曲面零件五轴数控加工理论与技术》
1五轴数控加工简介复杂曲面零件作为数字化制造的主要研究对象之一，在航空、航天、能源和国防等领域中有着广泛的应用，其制造水平代表着一个国家制造业的核心竞争力。
复杂曲面零件往往具有形状和结构复杂、质量要求高等难点，是五轴数控加工的典型研究对象。
当前，复杂曲面零件主要包括轮盘类零件、航空结构件以及火箭贮箱壁板等，如图1所示。
轮盘类零件是发动机完成对气体的压缩和膨胀的关键部件，主要包括整体叶盘类零件和叶片类零件。
整体叶盘类零件的叶展长、叶片薄且扭曲度大，叶片间的通道深且窄，开敞性差，零件材料多为钛合金、高温合金等难加工材料，因此零件加工制造困难。
叶片是一种特殊的零件，数量多、形状复杂、要求高、加工难度大且故障多发，一图1复杂曲面零件直以来都是各发动机厂生产的关键。
航空整体结构件由整块大型毛坯直接加工而成，在刚度、抗疲劳强度以及各种失稳临界值等方面均比铆接结构胜出一筹，但由于其具有尺寸大、材料去除率大、结构复杂、刚性差等缺点，因此加工后会产生弯扭组合等加工变形。
随着新一代大型运载火箭设计要求的提高，为保证火箭的可靠性，并减轻结构质量，提高有效载荷，对火箭贮箱壁板网格壁厚精度和根部圆弧过渡尺寸都提出了更严格的要求。
五轴数控铣削加工具有高可达性、高效率和高精度等优势，是加工大型与异型复杂零件的重要手段。
五轴数控机床在3个平动轴的基础上增加了2个转动轴，不但可以使刀具相对于工件的位置任意可控，而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定的范围内任意可控。
五轴数控加工的主要优势包括：①提高刀具可达性。
通过改变刀具方向可以提高刀具可达性，实现叶轮、叶片和螺旋桨等复杂曲面零件的数控加工。
②缩短刀具悬伸长度。
通过选择合理刀具方向可以在避开干涉的同时使用更短的刀具，提高铣削系统的刚度，改善数控加工中的动态特性，提高加工效率和加工质量。
③可用高效加工刀具。
通过调整刀轴方向能够更好地匹配刀具与工件曲面，增加有效切宽，实现零件的高效加工。
大隈五轴加工中心能够实现任意角度下的加工
大隈五轴加工中心能够实现任意角度下的加工大隈五轴加工中心是一种用于加工各种复杂形状零件的高精密加工设备。
与普通的三轴加工中心相比，它可以在任意角度下进行加工，因此可以实现更多样化和复杂化的加工。
本文将详细介绍该加工中心的工作原理和特点。
一、工作原理：大隈五轴加工中心是基于数控机床的工作原理，但是它在数控系统与机床结构上有很大的不同。
该加工中心的数控系统采用了五维空间坐标系，即可以实现六个自由度的加工（X、Y、Z、A、B、C），其中A轴、B轴、C轴是机台上的旋转轴，主轴头可以在这些轴上进行旋转。
这样，加工中心就可以实现在各种角度下进行加工。
该加工中心的数控系统采用了高速数据通讯技术和高分辨率传感器技术，可以实现高速的精密加工，同时可以通过灵活的编程方式，实现多种加工方案和工艺的调整。
该加工中心的结构主要由底座、立柱、横梁、工作台、主轴箱等组成，通过这些部件的组合与配合，实现零件的高精度加工。
二、特点：1.能够实现任意角度下的加工。
大隈五轴加工中心具有更高的自由度，可以在各种角度下进行加工，大大提高了生产效率和加工质量。
2.加工精度高。
设备采用数字化控制技术和高分辨率传感器技术，可以实现高精度的加工，有效地保证了零件的加工质量和精度。
3.加工范围广。
设备可以加工复杂的三维表面和曲面零件，如航空航天零件、医疗设备零件、汽车零件等。
4.加工速度快。
设备采用高速主轴和高速进给系统，可以实现高速加工，大大缩短了加工周期。
5.易于编程和调整。
设备的数控系统具有高度的灵活性和可调性，可以通过编程方式实现不同的加工模式和工艺调整。
同时，它还可以实现对零件加工过程的实时监控和调整。
总之，大隈五轴加工中心是一种高精密的加工设备，具有广泛的应用前景。
它不仅可以提高生产效率和加工质量，还可以实现更加复杂、多样化的加工需求。
五轴数控加工中的算法研究
五轴数控加工中的算法研究五轴数控加工是现代制造业中不可或缺的一环。
相较于传统的三轴数控加工，五轴数控加工可以通过机床的旋转来实现更复杂的工件加工和更高的精度。
在五轴数控加工中，算法的优化和研究对加工效率和质量至关重要。
一、五轴数控加工的基本流程五轴数控加工的主要流程包括数学建模、路径规划、刀具轨迹生成和控制指令生成四个过程。
其中，数学建模是将工件形状抽象为数学模型，路径规划是确定加工刀具的加工路径，刀具轨迹生成是将路径转化为机床坐标系下的轨迹，控制指令生成是生成机床所需的指令序列。
二、五轴数控加工的算法优化1.路径规划算法路径规划是五轴数控加工过程中最具挑战的一个环节。
一方面，路径规划需要在保证加工质量和效率的前提下，尽可能减少刀具的移动距离，以节省机床加工时间。
另一方面，路径规划还需要考虑机床的工作空间限制，避免刀具碰撞机床和工件。
目前，常用的路径规划算法包括遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等。
这些算法都具有自适应性和全局优化能力，能够在较短时间内找到较优解，但也存在收敛速度慢、局限性强等问题。
2.刀具轨迹生成算法刀具轨迹生成是将路径规划产生的加工路径转换为机床坐标系下的轨迹。
常用的刀具轨迹生成算法包括直接刀路生成法、离散点法、拉格朗日插值等。
直接刀路生成法和离散点法对刀具轨迹的平滑性和精度有较大影响，对于高精度、复杂曲面加工常常不适用。
而拉格朗日插值法能够在一定程度上保持轨迹的平滑性和精度，是目前应用广泛的一种刀具轨迹生成算法。
3.控制指令生成算法控制指令生成算法是将刀具轨迹转化为机床控制器所需的指令序列。
常用的控制指令生成算法包括基于G代码的程序生成法、数字化控制器固件生成法、基于NC语言表示的程序生成法等。
三、五轴数控加工的应用五轴数控加工广泛应用于航空航天、汽车、模具等制造领域。
其中，航空航天领域对五轴数控加工的精度和效率要求较高，尤其是航空发动机涡轮叶片等高精度、复杂曲面零部件的加工对五轴数控加工的技术水平和算法优化提出了更高挑战。
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数控加工中心五轴复杂曲面零件加工技
术研究及加工精度控制
摘要：随着社会经济的不断发展，各行各业对产品制造精度的要求越来越高。
而数控加工中心是一种高效率、高精度、多功能的加工设备，已成为现代制造业
必不可少的工具。
为了满足现代制造业对于高精度、高效率及多样化的加工需求，数控加工中心五轴复杂曲面零件加工技术得到广泛关注。
本文研究该领域中的加
工过程和加工精度控制，并提出一种基于机器学习的方法用于优化加工参数，显
著地提高了加工效率和精度。
关键词：数控加工中心；五轴复杂曲面；加工技术；精度控制；机器学习
一、数控加工中心和五轴复杂曲面零件的特点和加工难点
数控加工中心和五轴复杂曲面零件是现代制造业中的重要设备和关键部件。
数控加工中心以其高效、高精度和多功能等特点，成为现代制造业不可或缺的加
工工具，而五轴复杂曲面零件则由于其异常复杂的形状和表面几何变化，难以通
过常规方式进行加工，因此充满挑战性，也因此引起了广泛的关注。
在加工过程中，数控加工中心一般采用立式刀库，能够根据需要调整角度和位置，实现多种
加工操作。
五轴复杂曲面零件的特点则在于它们所具有的极端复杂的几何形状和
表面设计，包括向外突出的棱和边、开口孔和内部各种壁面，而这些都需要经过
精密的加工才能达到标准。
然而，在面对加工复杂曲面零件时，存在着以下几大
加工难点：几何参数测量：针对五轴复杂曲面零件，必须完全了解这样一个元件
形状中的复杂性质并产生命令来摆放该物体进行加工；工具路径规划：为了处理
复杂曲面上的不同加工区域，需要寻找合适的、高效率的轨迹以用来掌控工件在
加工期间机器终端上的运动；剪力和热源问题：五轴复杂曲面零件的特殊形态给
剪力和热源性能带来了挑战。
较大的压力会导致断屑、撕裂，并影响表面质量；
同时温度过高也会导致损坏。
加工精度控制：由于其表面几何变化比较大，需要
高精度的控制方案才能够确保正常完成任务。
二、数控加工中心和五轴复杂曲面零件在现代制造业中的重要性
数控加工中心和五轴复杂曲面零件在现代制造业中具有极为重要的地位。
随
着科学技术的快速发展，全球各行各业对于产品品质、交付时间以及成本方面的
需求更加苛刻。
而数控加工中心是一种高效率、高精度且多功能的加工设备，可
以满足逐步增强的市场需求，因此已经成为许多制造公司必不可少的工具。
同时，五轴复杂曲面零件作为数控加工中心所加工的对象之一，在航空航天、汽车、医
疗器械等领域中扮演着至关重要的角色。
这些特殊的构件通常需要遵循非常独特
的形状和表面设计规则，只有通过智能化的加工机器人，才能够达到理想的精度
和效果。
三、阐述五轴复杂曲面零件加工技术中的加工过程及机理
五轴复杂曲面零件加工技术是一项高度精密的工艺，需要采用先进的数控机
床和多轴系统来完成。
该工艺流程包括几何参数测量、工具路径规划、剪力和热
源处理以及加工精度控制等关键步骤。
首先，对于五轴复杂曲面零件的加工，需
要进行几何参数测量。
这意味着针对要加工的对象进行全方向3D扫描，并通过
计算机模拟并提取出文件。
该文件将包含每个点的坐标值，这些值可被纳入加工
程序中，使机器能够按照既定的路径进行自动化操作，实现高效而准确的加工过程。
接下来的工作是构建最合适的工具路径。
加工路线在工业领域中非常重要，
必须遵循一种方法能够满足对物料质量的严苛要求。
基于加工目标的不同，应该
考虑使用直线、曲线或之间的混合形式。
目前普遍采用WPBOT方法进行选择，同
时还可以利用CAD/CAM软件生成工具路径，并将其输送到加工中心控制器上。
为
了解决五轴复杂曲面零件加工中的剪切力和热源问题，通常采用降速、减少润滑
剂压力等方式来进行控制。
通过调整参数来使机器能够在高效率和精度之间取得
最佳平衡。
最后，在真正实施加工过程时，需要在数控机床上设置多次加工步
骤以达到需要的精度水平，并且需要根据不同情况对各种参数做出相应的调整，
如进给速度等。
同时还需经常监测优化阈值，从而保证生产线连续运行并获得
最佳质量结果。
四、加工精度受哪些因素影响及如何控制
加工精度是数控加工中心和五轴复杂曲面零件制造过程中的重要指标之一，
对于产品质量及生产效率至关重要。
加工精度受到多种因素的影响，在制造过程
中需要采取相应的措施来进行监测和调整。
机器本身的精度：机床的加工技能、
结构设计和机身刚度等都会影响其加工精度。
优质的机器设计和刚性结构可保证
机床在加工时不发生较大变形或震动，并确保在各个轴向上运动的精度和稳定性。
材料特性：材料的硬度、塑性和易脆性等也会对加工精度产生一定影响。
这些因
素可能导致断屑或者表面纹路的出现，从而降低了最终零件的几何精度和表面光
滑度。
刀具磨损与破损：随着时间和使用，切削刃将因磨损和破损逐渐失去锋利
度和均匀度。
这将使得机器的切割方式变得原始，进而影响其几何精度和表面光
滑度。
为确保加工精度，有以下几点需要考虑：
1. 调整机器设计和结构：优化数控加工中心的框架、横梁等部分的硬度和
刚性能够帮助消除不稳定因素。
2. 选择合适的材料：在零件加工过程中，对于不同种类的材料选用不同类
型的刀具是必要的。
同时避免使用低质量或已经磨损的刀具，则可以提高加工精度。
1.定期检查、维护和更换刀具：定期维修和更换刀具可以确保每个零件的一致性并延长
机器寿命。
4. 应该根据零件实际情况确定宽度和切削深度，并进行测试，根据测试结
果调整程序以获得最初切削和表面处理效果。
五、基于机器学习的优化方法
基于机器学习的优化方法是当前热门的一种技术。
随着计算机科学、人工智
能等领域数据处理技术的突破，越来越多的优化问题使用机器学习技术进行解决。
这种方法让我们能够更好地理解复杂模型背后的概念，提高了问题解决的效率和
准确性，具有广阔的应用前景。
基于机器学习的优化方法大体上可分为两类：监
督式学习和无监督式学习。
监督式学习通过标记已有数据集合寻找良好的优化模型，而无监督式学习则根据未标记的数据同步改进预测效果。
在数控加工中心的
应用方面，由于加工过程异常灵活菲常依赖精细设定，因此应用机器学习技术处于发展初级阶段。
目前很多表现出色的机器学习技术只能处理少量且简单的制造指令；即使如此，在机器学习的帮助下，更庞大、支持传统耗时模拟不可能达到的任务数据实时处理成为可行。
例如深度卷积神经网络（DCNN）可通过与现有加工指令标签相关的若干图形数据集合进行学习，在不同机器中寻找常见的程式模式，并依照实时扫描得到的区域自动生成针对该工件最优化程序等其它机器加工任务。
在未来，随着人工智能技术和计算机科学研究的深入发展，基于机器学习的优化方法也将不断更新和完善。
结束语
本文采用机器学习方法优化加工参数，有效提高了加工效率和精度，为数字化、智能化制造提供了新思路。
如果在今后的研究中更深入地挖掘其中的原理和潜力，相信数控加工中心五轴复杂曲面零件的加工技术会迎来更广阔的前景和发展空间。
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[3]毕庆贞. 复杂曲面零件数控加工的关键问题——解读《复杂曲面零件五轴数控加工理论与技术》[J]. 中国机械工程,2018,29(14):1758-1763.。