基于UG的航空发动机叶盘的五轴高速切削CAD/CAM(7)
刀具路径文件中理论刀具中心点运动轨迹是由一系列直线段来离散逼近的，因此在实际加工时，也只有当刀心点在各离散段内的运动轨迹为直线时才能有效保证编程时的精度要求。但对于空间复杂曲面的五坐标加工来说，由于旋转运动的影响，各进给轴线性运动的合成将可能使刀心点在某些离散段内的运动轨迹严重偏离直线，从而产生非线性运动误差。由于该项误差的大小与机床结构有关，目前一般采用的解决方法是在后置处理时根据具体的机床结构对其进行检验校核，若误差超出允许范围，则作出相应的修正处理。非线性误差校验要求知道刀具长度，要想在后置处理时执行此功能，就必须保证刀具长度与书写程序时考虑的数值完全一致，任何修改都只能重写程序。然而，在实际加工时，刀具的更换和磨损都必然会改变刀具长度，反复重写程序将使加工效率大大降低。针对上述问题，较为理想的解决方式是为数控系统集成后置处理功能，如果五轴数控机床 CNC 系统自身带有坐标变换功能，不仅可使系统省去对刀位坐标的后置处理过程而且还有利于提高工件加工速度和精度。为了在 CNC 系统中利用软件解决五轴 CNC 数控机床坐标变换问题，就需要对五轴机床空间运动进行深入研究。
1.3国内外发展现状
1.3.1 国外的发展情况
目前，加工中心的主轴转速大多在18000～42000r/min，瑞士Mikro的高速加工中心XSM400U/XSM600U其主轴转速已达54000 r/min。而对于模具的微细铣削(铣刀直径一般采用0.1～2mm)，则需要更高的转速。如德国KUGler公司的五轴高精度铣床，其最高主轴转速达160000 r/min(采用空气轴承)，这样的高转速，当采用0.3mm直径的铣刀加工钢模时，就可达到150m/min的切削速度。目前，德国Fraunhofer生产技术研究所正在开发转速为300000 r/min的空气轴承支撑的主轴。模具加工用的高速加工中心或铣床上多数还是采用伺服电机和滚珠丝杠来驱动直线坐标轴，但部分加工中心已采用直线电机，例如德国Röders公司的RXP500DS/RXP800DS型高速铣床和德吉马公司的DMC75V linear型高速加工中心(其轴加速度达2g和快速行程速度达90m/min)。由于这种直线驱动免去了将回转运动转换为直线运动的传动元件，从而可显著提高轴的动态性能、移动速度和加工精度。
20世纪以来，齿轮的需求量已成几何数猛增，齿轮工艺也随之得以迅速发展。上世纪初期，德国创造了滚齿机，美国出现了插齿机，尤其是美国格里森(GLEASON)公司的刨齿机和铣齿机的出现，使锥齿轮和双曲线齿轮的加工和应用得到了较大的发展；瑞士奥利康(OERLIKON)铣齿机出现了等高齿系列；航空、舰艇以及其他方面对齿轮传动提出了高速、重载、大功率的需求，以磨齿为代表的硬齿面加工技术开始出现。上世纪20年代，瑞士马格(MAA6)公司创造了磨齿机，随后，许多国家各类型的磨齿机和各种磨齿方法的研究相继出现。上世纪40年代，美国创造了剃齿机，为软齿面精加工作出了较大贡献。上世纪60年代，日本发展起来的大负前角硬质合金滚刀、超硬滚刀和蜗杆式珩磨是大型精密齿轮硬齿面加工的一项引人注目的新技术。自上世纪70年代以来，各种齿轮的制造精度，普遍提高l级左右，有的甚至2．3级，如机床齿轮由6．8级提高到4-6级。轮齿修形的加工工艺是目前大功率、高速、重载齿轮制造所需解决的重要课题。此外，硬齿面加工，尤其是大型硬齿面齿轮的切齿与热处理工艺的发展，如超硬切齿、滚内齿、成形磨齿、大模数齿轮珩齿、弹性砂轮抛光以及深层渗碳等新工艺，正在生产上不断地试验与应用。国外近代齿轮的加工工艺的发展主要有以下两方面：硬齿面制造技术仍居主导地位，国外发达国家的工业齿轮，表面硬化和整体淬火调质硬度在HB350上下的所谓中硬齿面几乎已完全取代硬度低于HB300的软齿面。瑞士和德国多数采用渗碳淬硬磨齿工艺，以求用最少的材料消耗取得高承载能力；美国和德国某些公司，在大量应用渗碳磨齿技术的同时，根据自身情况及产品要求仍有不少采用滚一剃一氮化：滚—剃一对研或中硬滚，这就形成一种以渗碳磨齿为主，多种工艺并存的技术多样化局面，欧洲一些厂家开发高精度硬齿面刮削技术，如马格公司的SH250／300S(H)系列插齿机可加工精度DIN5级，粗糙度为O．32，最大模数50mm，直径7350mm的大型齿轮，这些进展和趋势宣告了由磨削工艺垄断硬齿面齿轮精密加工的局面已被打破。