基于UG的航空发动机叶盘的五轴高速切削CAD/CAM(4)
本次设计所采用的机床是菲迪亚的HS664RT五轴加工中心。其特点有：典型的金字塔式结构，宽的导轨和低的重心，适合线性轴的高速运动和高加速运动。坐标的运动速度可在0.1秒内由0加速到30m/min。HS664RT是三直线轴加二旋转轴机床，直线轴的运动惯量保持恒定，这是因为考虑到高速运动的特殊性。这样机床承重大；机床的运动单元的惯量是常数，线性轴电机一直在最佳的工作状态下运行，即不因改变加工工件的大小而改变电机的特性。考虑到高速运动的特殊性，在保证机床足够刚性的前提下尽量减少运动惯量，以便最大程度提高坐标固有频率，从而得到更高的闭环增益，使得机床在高速加工中的跟踪误差趋于最小值，最终提高加工的精度和质量。
HS664RT采用精密直接电驱动主轴，主轴采用温度可控的冷却液循环式，保证精密主轴工作温度的恒定。HS664RT是双旋转工作台五轴机床，该机床是通过工作台的旋转和翻转来实现五轴联动加工的。通常被用于小型五轴机床，由于第四轴和第五轴是由工作台实现的，所以节省了X、Y、Z轴的线性行程。这类机床通常适合加工小型工件，例如叶轮，模具等。第四及第五坐标旋转摆动工作台连续旋转工作台坐标轴 (C 轴) 及摆动工作台坐标 (A 轴)均采用铸件材质，铸造结构的合理运用，使其具备了稳定的机械特性。Ａ轴通过伺服电机驱动，并由涡轮和涡杆传动，从而达到了精确的机械传动精度，Ｃ轴由力矩电机直接驱动，可以获得较高的转速及精度。A、C轴均采用闭环伺服系统控制。通过海德汉角度编码器对旋转轴的角度位置进行反馈，并能够进行实时补偿定位。A、C坐标轴均采用液压方式锁紧，定位稳定可靠。
五轴技术是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于表面形状特别复杂而精度要求相当高的工件的加工，具有高技术、高效率、高效益等特点，是目前机械加工领域的“制高点’’。国际上把五轴技术作为一个国家生产设备自动化技术水平的标志。
五轴加工机床传统上在航空工业使用，主要加工复杂曲面的元件，如机身结构、涡轮叶片等。这些工件表面几何形状复杂，凹凸不一，大部分的加工时间消耗在表面外形雕刻上。常用的三轴铣床只能沿着三个轴向运动，对复杂曲面的加工采用圆头端铣刀，不可避免地会在工件表面留下扇形尖点，如改用较小的进刀量时会导致加工时间加长，而如用人工方式磨平这些尖点，又是相当费时费力的工作。用五轴加工机床加工，可以使用平头端铣刀取代圆头端铣刀，由于同时具备五个轴向的自由度，刀具可保持和工件表面的垂直，不仅切削效率高，同时加工出符合设计需要的曲面，可节省大部分的钳工工作。
五轴数控加工中心可以在一次装夹中完成工件的全部机械加工工序，满足从粗加工到精加工的全部加工要求，即适用于单件小批量生产也适用于大批量生产，减少了加工时间和生产费用，提高了数控设备的生产能力和经济性。
五轴加工机床在模具加工上的应用，无论是对模具加工商还是机床制造商，都是不可忽视的发展趋势。以模具加工为主的五轴加工机床，要求具有高速铣削特性，铣削精度高，加工材料范围广泛，能够对模型表面自动扫描，并将所得数据数字化，另外自动换刀功能也是五轴加工机床必备的。
1.2.2 高速铣削加工技术
高速铣削(HSM或HSC)是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加工技术，通常 指高主轴转速和高进给速度下的立铣。国际上在航空航天制造业,模具加工业，汽车零件加 工,以及精密零件加工等得到广泛的应用.高速铣削可用于铝合金，铜等易切削金属和淬火钢，钛合金，高温合金等难加工材料,以及碳纤文塑料等非金属材料。例如，在铝合金等飞机零件加工中，曲面和结构复杂，材料去除量达高达90%～95%,采用高速铣削可大大提高生产效率和加工精度；在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于HRC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸，形状和表面粗糙度要求。