四轴联动数控线切割加工轨迹合成技术
摘要：国内外各线切割机床生产厂家为实现不同形状零件的加工，竞相控制不同的运动轴、联动轴的数控机床来实现不同的成型铸造。数控机床不同控制的轴数、不同联动的轴数,其所形成的运动轨迹也有所不同，以致能够加工复杂水平的零件也存在高低之分。本文以分析四轴联动的数控线切运动轨迹合成技术为为例,对机床切割加工轨迹及深度应用进行分析研究。
关键词：四轴联动;加工轨迹;线切割;技术;
瑞士Charmilles公司1984年率先推出了Robfil系列四轴联动线切割机,通过运用PPS自动编程技术,实现了三维可展直纹曲面的加工。自此以后，线切割加工二维扩展到了三维,切割机可以以任意角度到达作业范围内的任意位置。大大的提高了加工设备的加工精度和加工的效率。
一、四轴联动数控技术简介
（一）四轴联动的运动原理
四轴联动，从字面意义上理解，超出了我们以往所理解的三轴空间范围。从传统上看，模具行业一般以加工中心铣件。随着科技越来越发展，对模具要求越来越高，面对更加复杂的加工，迫切的需要提至更高的精度，而传统、陪同的机床很难实现这样的精度，四轴联动数控技术就这样应运而生。四轴在控制三个防线的直线坐标的方向以外，还控制另一个轴线的转动，形成一个四维同时控制的数控加工机床，使刀头的切削刃部分沿着曲面的相对切面方向移动，从而使运动形式变得较为复杂，实现加工零件任意角度的切削状态。极大的提高了加工设备的精度和效率，降低了产品的粗糙程度，极大的提高制造业的水平。
（二）四轴联动的基本分类
从加工实践和实际需求开看，按照结构布局，笔者将其归纳为以铣头带动两个回转坐标运动、以工作台带动两个回转坐标运动、以一个铣头带动一个回转坐标及一个工作台带动另一个回转坐标运动的三种类型。
通过三种类型，整个机床的结构类型。通过组合，常见的结构类型有：四轴联动龙门铣床、四轴联动床身铣床、四轴联动升降台铣床等。此外在上述组合的搭配下，通过刀具的匹配组合，铣头的自动交换、工作台的高低组合灯搭配，使可加工的类型更广泛，适应性更广大。
二、四轴联动数控技术特点
（三）成熟的电机直线技术。传统直线式电机非常容易受到干扰和热产生问题，而新直线式电机技术已将类似的问题克服。在直线电机运行工作中，始终保持高精度的定位，已得到了很好的效果与应用。
（四）两项驱动协同。为保证设备运行中，中间的驱动力始终定位于中心，原先的中间驱动程序，容易发生工件失衡，进而影响加工的精度，动态性难以保证。使用两项驱动协同技术，使用一个驱动来控制找到平衡点，另一个驱动协同作业，利用光栅尺来测试是否双平衡。当出现不稳定等问题时，驱动自动发出指令，调节，使机床调整至动态稳定运行。
（五）降低设备使用成本。四轴联动数控技术让普通刀具就能进行原有的基本所有的加工方式，不需要更新新的刀库。减少了更换刀具而带来的设备浪费。此外使用四轴联动技术不仅加工速度快，加工的通用性和工艺水平也大幅度提高，极大的节省了生产成本。
三、四轴联动数控的加工轨迹合成
从加工效率、产品质量和切削工艺等方面对比，选择四轴联动作为铣削加工的方向，将其分为一次和多次；然后划分加工重点区域，定义与设备有关的参数设置，根据所选加工的不稳，刀轨定位生成方式、切削参数和余量等多个组合进行加工,具体包括以下几个步骤：
（一）前、后两级程序面轮廓确定。分别制作甲乙两个轮廓图形，进行标记点划分，使甲乙两面图形标记点数相同，保证两级程序具有相同数量的程序段，使之加工的走向相同，并对甲乙轮廓进行独立编程，之后进行储存。
（二）设置数控参数。设置系统固定值，主要包括甲乙导轮中心距、导轮半径、工作台高度等数值。此外，还需在机床加工时根据前后两级程序面与第四轴坐标计算，进一步确定工件高度。
（三）生成加工轨迹。当数控参数设置完成后，处理系统即根据甲乙两个轮廓的程序，生成自主的加工程序。系统各个轴的联动速度由系统行程协调各类函数来控制，通过甲乙丙丁四轴的运动，上下加工表面，并反馈到行程协调函数中，进而实现轨迹的速度协和一直，以达到加工的需要。
（四）升级多轴加工。当有多锥度的工作要求时，可以四轴联动数控为基础，再次增加运动轴，使机床运动轴数增加到五轴，来完成多锥度多工位回转类的工件。在具体加工过程中，每个工位的加工都是先由四轴联动先完成，完成相应工位的切割后，数控工作台利用系统回转至下一个工位，进行后一次切割，从而完成了四轴联动的五轴方式的切割；这样极大的提高了线切割加工的适应性和精确性，极大的提升了线切割的工艺水平。
四、结语
四轴机床在我国，随着科学技术的发展，已经取得了广泛的应用。但是我国目前制造业和装备制造和发达国家相比还有较大差距。为实现技术强国的目标，还需以国内现有的国内制造设备的改造为切入，进一步带动国内制造业的创新发展。
参考文献
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