5-Achs-Bearbeitung Komplexe Oberflächen teile (Aluminiumlegierung, Edelstahl, Kupfer, Titan, Magnesium, Kupfer)
Mehrere Elemente der 5-Achs-Bearbeitung komplexer gekrümmter Teile: gekrümmte Oberflächen und Wendeschneidplatten, die mit CAD/CAM-Software generiert werden
Nahezu alle komplexen gekrümmten Oberflächen werden in der Produktion durch Hochge chwindigkeit fräsen bearbeitet. Der Zweck besteht darin, die Produktion effizienz zu verbessern, die Produktkosten zu senken und gleichzeitig die Formgenauigkeit des Werkstücks zu verbessern und die Oberflächenrauheit zu reduzieren. Um den Anforderungen des Hochge chwindigkeit fräsens gerecht zu werden, verwendet die Spindel der Werkzeug maschine fast ausnahmslos eine Elektrospindel. Die Spindeldrehzahl ist je nach Durchmesser des verwendeten Werkzeugs stufenlos regelbar, der Drehzahlbereich reicht von mehreren tausend Umdrehungen pro Minute bis hin zu mehreren zehntausend Umdrehungen pro Minute. Auch das Antriebssystem des Schiebetisches unterscheidet sich von herkömmlichen Bearbeitung zentren beim Hochge chwindigkeit fräsen. Zu den häufig verwendeten Systemen gehören ein Hochge chwindigkeits Gewindemutter paarantrieb und ein Linearmotorantrieb, und die maximale Vorschubgeschwindigkeit kann mehr als 100 m/min erreichen.


Bei der Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen muss auch das CNC-System der Werkzeug maschine besondere Anforderungen erfüllen. Beispielsweise werden NC-Bearbeitung programme für komplexe gekrümmte Oberflächen in der Regel auf CAD/CAM-Software erstellt. Eine gekrümmte Oberfläche Programm erfordert oft mehrere Megabyte (Byte) an Speicherplatz, und es ist nicht mehr möglich, das NC-Programm mit einer Diskette zu übertragen. Daher muss das numerische Steuerungssystem die Funktion haben, sich mit anderen Computersystemen zu vernetzen, um direkt numerische Steuerung programme von CAD/CAM zu erhalten. Darüber hinaus muss die numerische Steuerung auch eine fortschrittliche Steuerung technologie verwenden, vor allem erfordert sie die Look-Ahead-Funktion (LookAhead). Mit anderen Worten, bevor die Werkzeug maschine eine bestimmte Spur bearbeitet, analysiert das Datensystem die zu bearbeitende Oberfläche im Voraus entsprechend der Krümmung jedes Punktes auf der Oberfläche und der Verbindung beziehung zwischen benachbarten Punkten. Stellen Sie die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeug maschine richtig ein, um die höchste Produktivität zu erreichen und gleichzeitig die Genauigkeit des Werkstücks zu gewährleisten. Um den dynamischen Fehler im Bearbeitung prozess zu reduzieren, wird bei der neuartigen Servofehlerkorrektur des Datensystems nicht mehr der bisherige Proportional-Differential-Integral-(PID)-Regler der Serie verwendet. Stattdessen verwendet es einen Zustand regler, der Zustand parameter wie Position und Geschwindigkeit kompensiert. Die Verwendung dieser Art von Regler kann den Hysteresefehler des Antriebs vollständig eliminieren, den durch Spalt oder Reibung verursachten nichtlinearen Fehler kompensieren und sogar bestimmte Vibrationen der Werkzeug maschine ausgleichen. Um den Anforderungen der Verbesserung der Formgenauigkeit des Werkstücks und der Reduzierung der Oberflächenrauheit gerecht zu werden.
Bei der Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen spielt das Werkzeug system eine entscheidende Rolle für die Produktion effizienz und Bearbeitung qualität. Bei der Auswahl eines Schneidwerkzeug systems müssen wir zunächst von der Geometrie der zu bearbeitenden Teile ausgehen und die Schneidwerkzeug typen sinnvoll einsetzen. Bei dem in Abbildung 1 gezeigten Werkstück ist die geometrische Variabilität jedes Teils sehr unterschiedlich. Wird nur ein Kugelkopffräser zur Bearbeitung verwendet, muss ein Kugelkopffräser mit kleinem Durchmesser gewählt werden, was eine Verbesserung der Bearbeitung effizienz erschwert. Außerdem ist der Bogenradius von einigen Teilen so klein, dass es nicht einmal mit einem kleinen Kugelschaftfräser bearbeitet werden kann. Unter Berücksichtigung der Anforderungen sowohl an die Produktion effizienz als auch an die Werkstückform müssen daher auf dem 5-Achs-Bearbeitung zentrum andere Fräsertypen wie Schaftfräser und Dreiflächenfräser für die Bearbeitung komplexer gekrümmter Oberflächen ausgerüstet werden.

Abbildung 2 zeigt einige der ausgewählten Fräsertypen. Sofern es die Größe zulässt, sollte die Schneide unabhängig von der Form des Fräsers eine maschinell eingespannte Wendeschneidplatte sein. Solche Messer können mit Klingen und Körpern kombiniert werden, und die Klingen und Körper können von verschiedenen Firmen hergestellt werden. Daher kann eine spezialisierte Produktion in großem Maßstab gebildet werden, die nicht nur dazu beiträgt, die Qualität des Werkzeugs zu verbessern, sondern auch dazu beiträgt, die Produktion kosten des Werkzeugs zu reduzieren.


Die Standzeit hängt eng mit Vorschub, Schnittge chwindigkeit und Frästiefe zusammen. Der optimale Fräsbetrag ist oft ein kleiner Bereich, der je nach Werkzeug und Werkstück material festgelegt werden sollte.

Darüber hinaus Schnitt strategien wie: Die Werkzeugbahn planung, der Oberflächen normalenvektor der Werkzeugachse (die Richtung der Oberflächen normalen an diesem Punkt) oder entlang des Oberflächen tangentenvektors (die Richtung der Oberflächen tangente an diesem Punkt) ist ebenfalls ein Schlüsselfaktor für die Bearbeitung komplexer Oberflächen. Sie beeinflusst nicht nur die Oberflächenrauheit des bearbeiteten Werkstücks, sondern beeinflusst auch die Form- und Maßhaltigkeit des Werkstücks. Bild 3 zeigt die unterschiedlichen Schnitt strategien bei der Bearbeitung einer zylindrisch gekrümmten Fläche. Beim Fräsen in Umfangsrichtung muss die Werkzeugbahn mit Zweiachs kopplung interpoliert werden. Beim Schneiden entlang der Mantellinie muss das Werkzeug nur eine einachsige Interpolation durchführen. Darüber hinaus weisen verschiedene Zerspan verfahren große Unterschiede im Werkzeugverschleiß auf: Der Werkzeugverschleiß beim Gleichlauffräsen ist deutlich geringer als beim Gegenlauffräsen und der Verschleiß beim Pendelfräsen ist viel größer als beim unidirektionalen Fräsen.

Um die Stabilität des Bearbeitung prozesses zu verbessern, muss die Schnittkontinuität bei der Optimierung der Schnittstrategie sichergestellt werden. Reduzieren Sie gleichzeitig die Schnittbewegung und den Leerhub so weit wie möglich, um die Fräszeit zu verkürzen. Beim Schruppfräsen von Stahlteilen ist auf ein kontinuierliches Gleichlauffräsen zu achten, um den Spitzenwert der Schneide während des Zerspanprozesses zu minimieren.

Bei der Bearbeitung des in Fig. 4 gezeigten Werkstücks, wenn die in Fig. 5a gezeigte Reihenschneid- und Fräsbahn zur Teilung bearbeitung verwendet wird; Die Bewegung des Werkzeugs ist sehr unzumutbar, die Schnittbedingungen sind sehr unbefriedigend, die Bearbeitung zeit beträgt 33min und die Oberflächenrauheit des Werkstücks beträgt 6-9μm. Wird stattdessen die in Bild 5b dargestellte Kreisschneidebahn zur Bearbeitung verwendet, beträgt die Bearbeitung zeit ca. 27 Minuten, zudem kann die Rauheit des Werkstücks auf 2 bis 4 µm reduziert werden.