五轴加工的“舞魅”www.tool-tool.com

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摘要：随着五轴联动机床越来越多的应用于复杂几何形状工件的加工，其对控制器的要求也不断提高。海德汉 iTNC 530控制器将高性能、高适应性和简便的操作完美结合在一起，本文从工艺、适应性、附加的安全系数3个方面对iTNC 530控制器进行了详细的介绍。

同样的NC程序，当采用不同的运动路径计算方法时，所耗用的加工时间差别巨大。左图中短加工时间、高表面质量的工件是采用带HSC-过泸器的海德汉iTNC 530加工的。

用于检查编程结果的轨迹图像是基于NC程序数据生成的。

控制器：五轴加工技术为复杂几何形状工件的加工提供了新的可能性。多个进给轴的“芭蕾舞剧”对机床的控制器提出了更高的要求。海德汉的 iTNC 530 控制器将高性能、高适应性和简便的操作完美结合在一起。

五轴联动铣削技术可以用于高表面光洁度的复杂自由曲面的加工。采用这项技术可以减少工件装夹的次数和所需刀具的数量。用于高质量工件加工的五轴联动机床对控制器有很高的要求。

随着同时工作进给轴数量的增加，可能的干扰因素之和也在增加。控制器必须将对轮廓精度和表面质量的要求转化为五个进给轴的运动轨迹，而且还要同时将所需的加工时间缩减到最短。

易于掌握的工艺

对机床操作人员而言，五轴加工工艺必须仍然是易于掌握的。五轴机床控制器必须要能够为NC程序的编辑和检查提供支持功能、对机床运动中可能的碰撞进行监控。

五 轴加工对运动控制提出了特别的要求。在依据NC数控程序数据段生成进给轴理论位置值时需要特别注意床身的震动特性。为了可以在最佳表面质量和最短加工时间 之间按需分级调整机床的加工策略，海德汉的iTNC530控制器提供多种针对各种级别铣削类机床特性的过滤器类型。

HSC(High Speed Cutting)-过滤器是专门为高效率进给开发的。除此之外，iTNC530还提供通过采用32号NC循环进一步提高粗加工效率的可能性。

通过采用光栅尺可以优化工件的质量和生产率。优秀的系统精度、热稳定性、高进给速度、高抗污染能力和与控制器匹配的灵活性使得海德汉光栅尺可以适用于所有的应用。

高适应性

五 轴加工运动轨迹复杂程度的增加对机床操作人员也提出了更高的要求。高效完成加工任务的前提是编程的高灵活性。复杂工件的腔、孔类几何特徵通常是后加入数控 程序的。为实现机床旁的直接编程，必须有面向车间的加工循环。这些加工循环适用于加工典型的几何特徵，而且支持倾斜加工面编程。控制器内置的有图形支持的 对话式编程语言简化了加工循环的参数设定。

除了扩展的辅助编程功能外，操作人员还需要能够通过图形显示对编程结果进行校验。为了减轻校验工作的负担，海德汉 iTNC530 控制器采用基于数控程序段数据的轨迹图像来再现加工工件的表面。为了能够区分单独的程序段，轨迹图像可以按程序段分段显示。

采 用五轴运动来进行铣削加工时，机床部件间发生碰撞的几率也增加了。为了将碰撞的风险降到最低，并同时保证最大限度地有效利用加工空间，控制器应当能够动态 地、实时地识别并避免碰撞。iTNC 530控制器的动态碰撞监控(DCM，Dynamic Collision Monitoring)能够实时地检查机床部件和正在使用的刀具间可能发生的碰撞。这样可以保证程序或刀具变更时的灵活性。

附加的安全系数

尤其对加工时间较长的大型工件而言，机床设备运转的非计划中断会造成极大的损失。例如，由于停电或急停事件而引起的主轴、伺服电机停转会造成工件和机床设备的损坏。

作 为保护工件和机床设备的附加安全措施，海德汉提供“安全脱离功能”(Lift-Off)：当供电电源突然中断时，“安全脱离功能”可以控制进给轴移动一定 的路径，使刀具安全地脱离工件表面。脱离工件的距离可以通过参数设定。移动所需的能量取自于控制器内部环路的残余能量和主轴电机的惯性旋转。

趋势：微米级精度 复杂的任务

采 用五轴机床用尽可能短的时间加工出高质量的工件对控制器提出了特别高的要求。海德汉iTNC530控制器在计算运动路径和控制进给轴运动时都采用了与机床 机械和电气性能相适应的方法。随着五轴加工复杂程度的上升，对机床操作人员的要求也越来越高。iTNC530控制器有多种多样的功能支持程序的生成和检 查。

动态碰撞监控的一个附加功能是可以随时改变机床部件的尺寸、位置和指向。这样，碰撞监控在托盘系统和换刀机构的状态发生变化时也可作相应调整，以达到持续最大限度利用机床工作区的目的。

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