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五轴数控抛光机床

五轴联动数控抛光机床合理地实现了多轴加工的理念，在传统的三轴基础上增加了刀具摆动与工作台旋转，即刀具绕着轴摆动，工作台绕着Y 轴旋转。

（1）抛光机床坐标系。对于数控抛光机床而言，先要确定Z 轴，然后再确定X 轴和Y 轴，最后确定其他旋转轴。机床某一轴的运动正方向，是指增大工件和刀具之间距离的方向。X 、Y 、Z 轴按照右手直角笛卡儿坐标系判断，B 、C 旋转坐标轴的正方向按照右手螺旋法则判断。数控抛光机床坐标系定义方向如图1所示。

图1 抛光机床坐标系

（2）刀具坐标系。与刀具固连的坐标系为刀具坐标系，刀具坐标原点定义在刀尖点上，刀具坐标系的方向要与机床坐标系的方向保持一致。对于数控抛光机而言，刀具坐标系定义在布轮端面的中心位置，方向与抛光机机床坐标方向一致，如图2所示。

图2 刀具坐标系

（3）机床结构信息。通过抛光机床结构示意图可以了解到机床的整体，包括轮毂装夹工作台，夹紧装置，X 、Y 、Z 移动坐标轴，手机8K数控抛光机，旋转坐标轴，还有伺服电机，滚轴丝杠，直线导轨等。机床基本信息见表1。

表1 机床信息

与普通的五轴数控机床相比，抛光机床在旋转工作台设计和刀具结构设计上发生了改变。旋转工作台是承载轮毂的重要组成部分，由于要考虑轮毂外形尺寸和重量，工作台在结构上设计为圆形，在工作台上对称分布夹具的安装位置。为适应较大尺寸轮毂的装夹，夹具前后位置应可调。同时，在满足承载力的前提下应适当减少工作台的重量。刀具运动由两个伺服电机控制，刀具在结构上设计为对称形式，布轮的大小可以改变。抛光机床刀具结构如图3所示。

图3 抛光刀具

（4）轮毂模型与装夹利用建模软件创建三维的铝合金轮毂模型，选择的铝合金轮毂模型如图4所示。

图4 轮毂模型

轮毂安装在工作台上的原则是：首先要保证工作台中心孔轴线与轮毂轴线重合，其次要保证轮毂所在的位置与数控编程软件中设定的加工坐标位置一致。轮毂在工作台上装夹如图5所示。

图5 轮毂装夹图

（5）前置处理与后置处理。利用数控加工软件对轮毂模型表面生成抛光加工轨迹，这一过程称为前置处理。在整个前置处理过程中，得到了刀具相对于轮毂表面的运动轨迹，并且产生刀位文件（CLFS），它描述了刀具运动时的坐标位置和刀轴矢量方向。前置处理产生的刀位运动轨迹数据是原始程序，是假想工件静止不动，刀具相对于工件的运动数据参数，并没有考虑到机床的结构特性。因此，数控抛光机，需要将前置处理中产生的刀位数据参数转化成抛光机床所能识别的NC数控程序，这一过程称为后置处理。以轮毂模型中轮缘位置为例进行抛光加工，前置处理所产生的加工轨迹如图6所示。

图6 加工轨迹

后置处理技术对于数控程序的转换起着十分关键的作用，也是实现数控抛光加工的重要环节，其主要功能是将刀具在工件坐标中的运动轨迹数据转化为机床坐标系中的值。因此，首先要分析抛光机床的结构形式和运动特性，确定工件坐标系和机床坐标系的对应关系，然后通过空间矩阵算法求解出后置处理坐标转换公式[6-8]，较终得到可以执行的后置处理转换界面。轮毂模型中轮缘抛光加工后置处理转换如图7所示。

图7 后处理界面

（6）将后置处理转换得到的NC程序导入抛光机床中，完成实际加工前的常规准备以后开始执行数控程序。轮毂模型中轮缘位置抛光加工过程如图8所示。

图8 世纪加工

这是在传统机械抛光原理及操作工艺上发展起来的用机械使零件达到批量化的抛光方法，就是把批量的零件和磨料、抛光剂等投放在滚筒、振动机、离心机等设备内由机器带动，使机器内的物体作三维空间运动，产生相互间的摩擦，于是零件表面及周边的毛刺等粗糙部分被磨去、棱角变圆滑、表面的氧化层去除，使表面平整光亮，达到抛光目的。

  该法又分干、湿两种方法：加进干的磨料、抛光剂等，平板数控抛光机，零件在干燥状态下抛光的称干法抛光，加进磨料及抛光液、润滑液等，零件在湿润状态下抛光的称湿法抛光。

     1.滚动抛光机，是将一定比例的零件、磨料及光亮剂等放在滚筒中，滚筒作低速旋转，使零件和磨料之间做相对的摩擦产生抛光效果的一种光饰处理工艺。滚动时各部委的消磨程度不一样，尾喉数控抛光机，因为有捶打效果，操作为机械转动，所以光泽抛光轮的抛光效果差。抛光后零件表面粗糙度为Ra0.8~3.1um，滚光时间较长，但由于设备成本较低，批量处理，所以零件的抛光成本低，适宜抛光小型零件。

     2.振动抛光机，是将一定比例的零件、磨料与抛光剂放入振动机中的筒形或碗形的开口容器内，通过特殊的装置使容器上下和左右振动，由于各自形状、大小和重量均不同而产生相对摩擦完成光饰加工任务。振动抛光的效率比滚动抛光高，可以加工较大的零部件。由于容器是敞口的，在加工过程中可通过检查零件表面的抛光质量控制调整抛光时间。抛光后的表面粗糙度与滚动抛光差不多，不能获得粗糙度低的表面，固不适宜抛光精密品种和脆性零件，但可加工尺寸较大的零件。

     3.离心抛光机，是吧一定比例的零件、磨料和抛光剂等放入一个转塔的转筒里。转塔高速旋转时，转筒从相反的方向低速旋转。从而使磨料和零件相互摩擦、相互作用，达到去毛刺使表面抛光的作用。离心抛光的效率很高，加工时间仅为振动抛光的1/50.抛光时零件间的相互撞击机会小，可以抛光易碎的零件，并获得较高的尺寸精度和抛光质量，而且不同批次的零件抛光质量相差不大。

  此外，还有离心盘抛光、旋转式抛光、振动旋转式抛光、化学加速离心抛光、电安化学加速机械抛光等，但目前应用较少。应根据抛光零件材质及大小尺寸、对零件表面粗糙度的要求选择合适的抛光方法。