UG径流式整体叶轮三维建模及五轴刀具轨迹规划(4)
在前段时间的机床展上，沈阳机床厂展出了用于航空航天工业的VMC25100u五轴立式加工中心和GMC1230u五轴龙门高速加工中心，此前同类产品常年依靠从国外进口，使用成本居高不下。此次展览，显示出我国已在五轴联动数控机床产业有了重大突破。与此同时济南第二机床厂展出的本次展会最大的XHSV2525X6000型五轴龙门移动式高速镗铣加工中心，象征着我国在大型数控加工中心研发上所取得的巨大成就。
尽管国产五轴数控加工中心的发展取得了阶段性的成果，我们必须承认我们与世界顶级加工中心尚有很大的差距。只有坚持自主研发，坚定不移的走自主知识产权路线，我国的机床制造技术才能慢慢攀至顶峰。
1.5复杂曲面五轴加工已取得的研究成果
五轴联动数控加工作为一种先进的技术被频繁地应用于手机机壳、飞行器、压缩机等复杂表面的精密加工。使用刀具侧面进行表面加工的侧铣法是一种五轴加工常采用的先进方法。直纹曲面尤其适合侧铣法进行五轴加工。
叶轮是压缩机中非常重要的一个组成部分，叶轮叶片的表面质量直接影响压缩机的性能表现。由于五轴联动数控加工的出众表现，其经常被用于多种具有复杂表面的部件的加工，较典型的例如离心叶轮。将传统的铸造加工方式替换掉会带来很多优势，例如更好的平衡性，更高的硬度等。对于五轴联动数控加工来说，刀轨是一个影响叶轮质量的关键因素。关于叶轮的五轴联动数控加工的相关成果如下：
（1）交互式几何建模和UG的特征提取功能可以用来编写的高互换性的加工程并以此来加工离心叶轮。刀具则采用锥形球头铣刀。。这种方法可以使用任何能执行CAD辅助程序的软件并且可以利用数学公式对刀具轨迹进行快速的计算。
（2）以UG为基础的无干涉刀具轨迹规划方法可以让扭曲直纹面在无广泛干涉的情况下改变刀具方向并使得下旋量最小化。
（3）针对低铁合金的高速铣削而言，刀具轨迹与刀具方向对表面完整性的影响十分巨大。主要影响切削深度的是常值参数的设置，比如切削速度、进给速率及工具/材料偶等。因此，刀具与工件间的振动是可以减小的。
（4）刀具方向和刀具倾斜角度的影响在涡轮机叶片的五轴高速球头铣刀铣削加工中可以用来提高几何精确度及表面完整性。这一研究结果表明涡轮机叶片的五轴铣削加工最佳切削策略是以倾斜角水平向内进行切削。
（5）用圆柱形切削刀具进行直纹曲面侧铣的理想刀轨定位程序，利用动力学接近法，圆柱形切削刀具的包络面就是刀具轴轨迹面的偏移面。这样可以精确定位刀具从而提高加工精度。
（6）在对直纹曲面进行五轴侧铣加工时，UG CAM模块把刀具轨迹的回避问题转化成为了几何模型并提供了简单的解决方案，适当的驱动模式可以全自动地生成无干涉的刀具轨迹。
（7）通过在数控刀具轨迹插入五轴数控加工的刀具控制取样时间可以提升五轴侧铣直纹曲面的切削精确性。五轴侧铣加工的加工质量无论是在仿真端还是实际操作端都可以得到增强。
（8）通过应用动态设计技术并依照加工误差来获得理想的刀位与目标函数的结合并可以以此生成直纹曲面五轴联动侧铣加工的理想刀具轨迹。这为五轴联动侧铣加工的误差控制提供了简单却又十分有效的方法。
简单总结一下，由刀具和曲面参数可以导出用以计算理想的切削方向的数学公式。使用三文制图软件（UG）来设计包含刀具及直纹曲面的模型，检查这些模型在仿真时的状况来确定计算得到的刀具轨迹是合理可靠的。最终，刀具轨迹及曲面上所有切削点的位置被转换为NC代码。