隨著各種不同的數控加工設備廣泛應用于工業領域，各種先進的數控加工理論和方法需要基于硬件進行本地化的實際應用，才可以發揮出硬件的潛在效能。本文就是研究美國Tarus公司出產的TPMIILI 146五軸油泥銑床的五軸加工技術，以此拓展機床的效能。

　　1 TPMILI146的特點

　　1.1硬件的特點

　　圖1為，MILI146油泥數控銑床和進行整車油泥加工的照片;這是一臺便于移動的一體式加工中心，具有優良的無線操控性能和較高的精度，它是為了適應汽車造型設計中油泥模型數控加工需求而專門開發的加工平臺。在硬件上這臺設備具備了五軸加工功能。因為現代汽車造型設計曲面越來越趨于復雜，五軸加工功能恰好能適應這種復雜曲面加工的需求。

　　如圖2所示，X/Y/Z為三個線性軸，與Powermill定義一致;A軸為主動軸,B軸為從動依附軸，與Powermill對應的工作角度范圍的名稱分別為Azimuth angle(方位角)和Elevation angle(仰角)。

　　1.2控制軟件的特點

　　SpudNT是設備終端控制軟件，有較強的數控編程能力。采用其三軸加工功能，程序生成速度比較快，且軟件與硬件結合緊密。但在五軸加工方面，該軟件功能比較弱，編出的程序加工速度極慢，不具備可用性，五軸加工的潛能沒有得到發揮;3 +2軸加工時，刀軸方向變化不能實現連續加工，因此對于不同加工角度，都是手動控制;另外，軟件還缺少碰撞分析和加工預覽等功能，因此操作過程中碰撞事故較多，只是因為油泥材料比較軟，沒有損壞機床。

　　2使用Powermill解決問題的思路

　　CAM軟件提供的數控編程和后處理一般流程如圖3 .Tarus TPMIL1146擁有先進的五軸加工性能，結合先進的編程軟件可以充分發揮出它的優勢。我們選擇了Powermill軟件進行了五軸加工的嘗試。

　　首先要解決的是加工策略問題，我們需要研究五軸加工的特點和主要加工方法，找出真正能夠提高加工效能的加工方法，用以指導以后的刀路設計;對于刀路設計是軟件應用的問題，本文不提及。

　　其次是要實現加工過程模擬和碰撞分析，除了系統提供常規的刀具和夾具仿真，主軸的聯動也需要模擬出來，以觀察更加真實的模擬加工結果，提高程序代碼可靠性。

　　最后需要實現程序代碼在SpudNT上的可用性，因此要對Powermill刀路軌跡輸出的程序進行后置處理，同時輸出的程序要涵蓋五軸功能。

　　3問題的解決

　　3.1加工策略

　　隨著數控設備五軸加工功能的普及，軟件五軸加工功能也發展得越來越強大。我們一一研究了這些加工方法的優缺點。

　　3+2軸:它是通過對多個方位角度的3軸加工步驟進行連接而成的加工方法。它在實際數控加工中使用頻率很高，這種加工方式效率比目前五軸程序效率高出不少。

　　點/直線投影加工:刀具軸線通過特定的點/直線。這種方法對凹凸變化復雜的汽車表面，往往難以做到大范圍的走刀，但在凹陷區域或單曲面、球面可充分利用其優越性.

　　曲面投影加工:刀具軸線根據曲面法線來定義。使用這種方法時，若工件表面復雜，使用工件表面法線定義刀軸，效率低且不安全;Powermill中可以定義參考曲面，刀軸垂直于參考面，采用簡單曲面作為參考，可以簡化刀軸的方向變化，很實用。

　　分析表明，采用以下策略有利于效能提高:運用3+2軸方法，進行大跨度加工;局部復雜區域采用點/線/曲面投影加工;刀路設計好之后，在工步之間實現自動連續走刀。因每一種加工方法都有自身獨特的優勢，需要根據實際情況進行優化組合。

　　3.2加工過程模擬和碰撞分析

　　加工過程模擬是很重要的一個環節，通過它可以分析得出刀具與工件碰撞的情況，并獲得改進的建議。圖4為Powermill軟件進行模擬加工和碰撞分析的截圖，它的局限是不能模擬主軸聯動部件的情況，因此大部分條件下不能再現真實情況。

　　為此需進行第二步工作，建立機床模型文件，編制運動控制文件，利用Powermill的動態模擬工具進一步實現更為逼真的機床主軸聯動模擬。

　　首先，使用建模軟件建立機床模型，轉換成Powermill可識別的dmt格式。然后，編制運動控制文件。下面就是編寫好的機床部件運動控制文件(Mtd格式)，采用主動部件嵌套從動部件的方式組成聯動機構。

　　運用編制好的機床文件，可以得到真實模擬加工的結果。圖5為一簡單實例二這個模擬分析過程可以真實模擬可能出現的情況，從而提高自動化生產運行安全性。

　　3.3后處理程序編寫

　　SpudNT提供了CNC和APT兩種NC程序文件格式輸入，其中CNC程序是Taros專有的格式，與通用的CNC程序有很大差別;而APT格式也是一種變體。對于Powermill編出的程序需要對應五軸后處理程序。

　　下面就是編寫好的部分后處理文件，稍加解釋。

　　利用這個后置處理程序，實現了Powermill五軸程序與TPMILI146機床控制軟件的對接，從而可以充分發揮這臺設備先進的五軸加工潛能。圖6是經過該后處理程序轉換之后的五軸數控加工程序。

　　4結語

　　Tarus TPMILI146油泥數控銑床在硬件上具有先進的五軸加工能力，而其控制軟件卻無法實現有價值的應用。使用Powermill軟件可以充分挖掘設備五軸加工潛能。為實現這個目標，首先，通過研究五軸加工的常用方法，提出采用3+2軸和五軸結合的加工策略;然后，建立機床模型文件并編寫相應的運動控制文件，開發機床加工更真實的模擬功能，以提前預知加工中可能出現的問題，為連續自動加工打下安全基礎;第三步，編寫涵蓋五軸功能的后處理文件，實現Powermill與設備完全對接。

　　當今，我國引進的先進設備越來越多，但往往因為使用人員缺乏深人挖掘意識，使設備潛能不能得到充分的發揮。這項工作的目的是實現設備本地化和效能最大化。