改进五轴加工提高工件生产速度

　　对加工精度、工件表面质量和成本控制等方面的要求日益高涨，顺应这种趋势，Fanuc公司在EMO2009展会上展出的30i-A和31i-A5系列的CNC控制系统，就可以为机床制造厂商和机床用户带来实实在在的好处。这些针对五轴加工的新功能可以改进工件表面质量，缩短加工时间，提高干涉防护水平并实现设备停机后的重新快速开机。

　　五轴同步加工的软件功能

　　在这方面，控制系统制造商可提供品种繁多的五轴同步加工软件功能。这些功能都显著提高了加工效率。这些功能有刀具长度补偿、刀具纠偏、刀具半径补偿和切割点补偿等。此外，还有Smooth TCP和High-Speed Smooth TCP等功能。其中，Smooth TCP功能以Tool Center Point为基础，对刀具调节中的偏差进行补偿。另外，Smooth TCP还可忽略刀具中点位置的冗余指令。High-Speed Smooth TCP功能可以用于现有的程序中，它含有刀具方向补偿功能，以达到侧面加工时的均匀运动。采用这两种功能，可以获得更好的表面质量和更短的加工时间。

　　针对斜面加工(“3+2”轴加工)场合，开发出了一种称为Guidance-Screen(引导屏)的技术。通过这种屏幕，设备操作人员可以获得图形支持，并可通过对话，索取所需的程序。据制造厂商称，操作人员可以在下列不同方式之间进行选择：欧拉角度，“滚动，倾斜和偏离”(RPY)，空间三点，两个矢量，角投影或刀具轴的方向等。

　　为了获得更好的加工效果，针对五轴加工场合，有各种不同的辅助功能可供选用。在这些不同的辅助功能中，有些是新开发的功能，有些是改进型功能。例如，对“3D Interference Check”(3D干涉检查)防干涉功能加以改进，对五轴加工的“Quick-Program-Restart”(快速程序重启)功能进行了研发。这个功能可以使设备在停机(如刀具断裂或停电)之后快速重启。屏幕上相应的信息可以帮助设备操作者重新启动程序，而加工作业还能从停机前的位置继续进行。

　　旋转3D误差补偿提高加工精度

　　对于30i和31i-A5系列CNC系统来说，“旋转3D误差补偿”功能为一种设备几何外形错误提供了矫正功能。与目前大多数参照一根直线轴的补偿方法相反，旋转3D误差补偿功能可以对整个设备空间的3D测量数据进行处理。由于这种功能也可以参照旋转轴，因此很适合用于五轴设备。其结果是对设备动态性能进行误差补偿，实现更高的加工精度。

　　没有任何机床是完美无缺的，所有的轴都会以不同的方式出现误差：一个典型的例子便是主轴斜率误差。如果轴很长，或很高的上部构件发生倾斜的话，则会发生一定的挠曲。现代CNC机床应该通过其补偿功能(例如Fanuc公司的倾斜误差补偿等)克服误差。但是，这种补偿应该是针对各轴分别进行的。其他一些小的错误和误差，如轴之间轻微的角度偏差和轻微的扭动等，则不涉及其中。

　　为了最大限度降低几何外形偏差，用户可以采用其CAM系统。在NC程序计算之前，可以在设备配置方面进行纠错，然后再纳入程序中。但是，这也意味着承受较高的编程费用和此类NC程序在未重新匹配的情况下无法用于其他设备的缺陷。

　　采用旋转3D误差补偿功能，可以在空间上对此类轴误差进行补偿。但前提条件是要对设备和轴进行准确的空间测量。由于这项工作牵涉到可观的费用，所以迄今为止，很多用户都没有这样做。

　　通过一种新的方法，可以减轻这种空间测量工作的难度。因此，Fanuc公司近年来已经制定并扩展了3D纠偏的可行功能。由此，用户可以选择可行的旋转3D纠偏功能，不仅可针对线性轴，也同时可针对圆轴。通过CAM软件的补偿即变成了多余。在对设备进行测量和植入数据之后，控制系统即自动开始检测所有轴上的线性偏差。此时，不仅Tool Center Point(刀具中点)可以得到补偿，同时旋转轴也可得到纠正。例如，若刀具与工件之间的角度偏差大约15"的话，则300mm孔的上部开口应比下部开口大约8μm。在进行精密的深孔钻加工时，不应该忽视这种误差。纠偏结果要视设备的测量结果和设备的机械性能而定。根据控制系统厂商介绍，这样的纠偏无疑会获得更高的精度，因为设备的几何外形误差得到了补偿。试验结果表明，定位精确度平均提高了两倍。

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