數字孿生技術五軸編程產生背景
五軸聯動數控加工技術是一種比較先進的切削加工技術[1],在航空航天、復雜模具的加工制造領域有著廣泛的應用[2]。工件一次裝夾可以完成多個面的加工,特別適合空間形狀較為復雜的產品加工,但是這種設備的刀具空間移動軌跡相應較為復雜,很難人為地進行直觀判斷,這樣一來就很容易造成干涉、碰撞以及超行程等問題,雖然人們可以利用仿真軟件(如VERICUT等)進行加工前的仿真,但是這種仿真不能完全模擬出全部物理實體的信息狀態[3]。數字孿生編程技術能很好地解決此問題。數字孿生編程技術(即DT編程技術)就是將需要加工的物理實體映射到虛擬的數字軟件中,利用虛擬的數字軟件對將要加工的物理實體進行全方位的真實的仿真,最大程度地呈現物理實體信息的加工要素[4]。
傳統五軸編程技術特點
傳統的三軸編程加工路徑比較直觀,加工所用的刀具和夾具的安全性也可以人為地直觀判斷,另外也可以通過抬高刀具的Z軸高度試切的方法來觀察刀具路徑是否安全。五軸編程的刀具路徑比三軸編程的刀具路徑更復雜,五軸加工路徑和幾何模型沒有外觀的相似性,無法通過抬高刀軸來模擬仿真刀具路徑,另外五軸刀具路徑空間變換也無法通過直觀判斷來確定其安全性,所以五軸編程技術的難點在于如何確保加工程序的安全性,保證輸入到機床里的程序是安全的。傳統的五軸編程過程如圖1所示。
傳統五軸編程存在的問題
1)在建立幾何模型時,沒有考慮工裝或工裝和實際物體有差別,雖然有仿真,但可能引起的刀具或主軸與工裝存在碰撞無法通過觀察來判斷。
2)編程軟件中建立的刀具表,沒有考慮真實的刀柄形狀、裝夾長度等,容易造成碰撞和過載。在編程軟件中,刀具表與機床刀庫中使用的刀具不匹配,需要重新調整,容易漏掉過切碰撞等檢查。
3)編程軟件中未考慮實際機床的行程,一旦程序在機床中運行,很容易中途出現機床超行程報警的問題,這樣一來不得不重新調整刀具路徑。
引起以上問題的原因就是沒有保證編程軟件中的刀具、夾具、機床與真實使用的刀具、夾具、機床一一對應,無法真實地仿真出安全的刀具路徑。基于數字孿生技術的精雕SurfMill9.6五軸編程技術就可以解決上述一系列的問題。
2026-08
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