五轴加工变得容易，因为现代控制系统自动计算零件相对于机器旋转中心的旋转中心，如这台 Doosan DVF 5000。它比您想象的要容易得多。
正如行业资深人士 Andy McNamara 所说，“让客户转向五轴加工就是要给他们信心。改变他们自动进入五轴的观念会让事情变得更加困难。”据 Doosan Machine Tools America（新泽西州派恩布鲁克）的销售总监 McNamara 说，这项工作中最重要的工具是控件中的功能，这些功能使创建、理解和验证加工程序变得简单。这些功能现在在所有高端机床制造商中都很常见rs.
Okuma America Corp.（北卡罗来纳州夏洛特）加工中心产品销售专家 Errol Burrell 强调了同样的观点。 “多年前，对五轴机床进行编程要困难得多。所有的枢轴点、所有的旋转中心、所有的标准线、桌面、精确的刀具长度，所有你可以应用到机器上的特定属性都必须在你开始输出任何东西之前插入你的 CAM 系统代码。这是很多工作，特别是如果它不仅仅是在 A 或 B 轴上进行简单的直角旋转。机器控制的改进消除了所有这些问题。”
一个主要的改进是 Okuma 称为“动态夹具偏移”的功能，机器使用该功能自动计算零件相对于旋转中心的旋转中心机器的。正如 Burrell 所说，“在具有适当夹具的复杂五轴零件上，操作员现在要做的就是用螺栓固定夹具大致靠近桌子的中心，将零件放在夹具上，用基准位置指示零件，加载程序，加载他的工具，然后他就可以开始了。只要机器可以达到所有 X、Y 和 Z 极限，您就可以将零件放在夹具上的任何位置。”
但是，正如之前所建议的，此功能并非 Okuma 独有，它的OSP控制。在 FANUC 控制器上，它被称为“倾斜工作平面分度命令”。 Siemens、Heidenhain 和其他公司具有相同的功能。出于同样的原因，CAD/CAM 供应商被迫创建后处理器，利用此功能和类似功能，使创建和验证五轴加工程序变得容易（正如斗山的 McNamara 提到的那样）。
另外，对于给定的机床，您通常有多个控制选项。例如，Okuma 的 Millac 产品系列可提供 OSP 或 FANUC 控制。大多数斗山机器都附带 FANUC 控制，但该公司还在某些型号上提供 Heidenhain，在其他型号上提供 Siemens。用户可以从一系列用于五轴加工的控制和 CAD/CAM 组合中进行选择。
触摸屏控制，就像这个 Mazak Smooth X-1，消除令人生畏的大量按钮，简化菜单，提供出色的图形，并提供友好的触觉界面。对于 Mazak Corp.（肯塔基州佛罗伦萨），它是 Mitsubishi 控制器，具有 Mazak 专有的附加功能。产品专家 Kenzie Roaden 表示，最新的此类版本 SmoothX 大大缩短了周期时间，这要归功于“控制中的协议和简化的硬件消除了我们处理大量代码块时数据的阻塞。”
一个不寻常的功能，Mazak 称之为 Smooth Machine Configurator，所有允许最终用户操纵伺服驱动器的增益，有效地使他们能够针对特定应用调整自己的机器。产品经调整特定应用程序，您可以将该设置保存为 M 代码并在以后重新应用它，甚至在另一个程序上。 Hurco Cos.（印第安纳波利斯）提供了一种类似的技术，称为 SFQ（表面光洁度质量），可以在控制参数中进行调整，也可以在零件程序中即时定制，甚至可以针对特定工具进行定制，Paul J. Gray 说，博士，Hurco 路径规划、前端设计和研发经理。
McNamara 补充说，高端控制还包括定期调整机器运动学以补偿小的功能轴 a 的变化随着时间的推移发生的排列。这在堆叠线性轴和旋转轴的五轴机器中尤为重要。斗山的版本称为斗山智能运动补偿。除了进行必要的调整外，它还构建了一个包含所有变化的表格，以便所有者可以在机器随时间移动时寻找趋势。
“如果没有这种运动学软件，你最终会追逐公差，”解释说麦克纳马拉。 “或者您使用老式 3D 指示器，设置五轴机器实际上需要数小时。我们只需放下一个探头，按下一个按钮，走开 15 分钟就大功告成了。”
Hurco 的方法使用精密球体和工具探头，并且可以“轻松添加到自动化系统中以定期运行Gray 说。
McNamara 还表示，用户现在希望机床制造商和控制供应商了解他们棘手的应用程序，并拥有解决方案进入软件，这正是正在发生的事情。例如，他提到了 FANUC 的 FAST（FANUC Advanced Surface Technology）功能，其中一项功能旨在改进涡轮叶片和叶盘加工。
“姿势控制”很好地说明了 FAST 功能如何发挥作用利用五轴机床的几何灵活性，而无需对每个动作进行详细编程。此功能会在刀具接近需要从一个平面过渡到另一个平面的点时自动调整刀具的位置，而不是等到它到达那里。 “因此，当您到达终点时，表面光洁度不会受到影响，”McNamara 解释说，“并且它在刀片类型特征方面产生了重大影响。”
触摸屏帮助
这个“黑豹”面具的复制品是在五轴 Hurco VMX60SRTi 上切割的。它于去年 9 月在 IMTS 的 Hurco 展位上展出。正如 Okuma 的 Burrell 所说，“熟练的操作员可以在机器上进行大量位置五轴编程，以及三加二编程。但实际上不可能在控制器上对同时进行的五轴运动进行编程。”所以每个人都同意大多数五轴编程是在单独的 PC 上使用 CAD/CAM 软件适当地完成的，这超出了本文的范围。这使得今天部署的出色的新触摸屏对于五轴工作相对不重要，但是仍然值得一看。一方面，当您考虑到智能手机和平板电脑在千禧一代日常生活中的重要性以及旧机器仍在工厂车间出没时，可以公平地说，触摸屏现在是这占主导地位的计算机界面。
因此，年轻的工人希望机床配备触摸屏，而年长的工人也希望机床配备触摸屏。并非巧合的是，赫克长期以来一直专注于简化五轴加工，早在 1990 年代就推出了触摸屏。正如 Gray 解释的那样，一个关键的好处是能够“在正确的时间和正确的位置动态地呈现正确的信息和菜单选择。这极大地简化了操作和编程，并显着降低了操作员的学习曲线。”过去有多达 80 个按钮的控件现在不那么令人生畏了。
因为今天的触摸屏都是基于最先进的 PC 技术，它们还能够显示高质量图形，包括 3D 模型。事实上，Gray 说 Hurco 的最新控制使用 3D 实体模型以对话方式引导用户生成他们的零件程序，尽管这可能不是机械加工的最佳用途是时候进行五轴作业了。
无论是否用于编程，能够在屏幕上查看机器、工件和工件夹具的 3D 模型对操作员来说都是一种极大的安慰。 Hurco 的产品技术专家 Mike Cope 补充说，还可以根据需要向触摸屏添加更多软键，而“在控制面板上添加、更改或重新标记硬键（物理按钮）将更加困难且成本更高。可以通过更改软件来实现触摸屏大修。”
最后，斗山的应用程序经理 Bob Appleton 指出，PC 技术还可以帮助操作员轻松地包含 PDF 说明和来回发送信息给公司的其他部门，包括“生产力报告之类的东西”。它是触摸屏这一事实使其更具交互性。”这给我们带来了连接加工的好处和缺陷。
连接，远程监控
根据 Hurco 的 Gray 和其他人的说法，MTConnect 现在是一种广泛采用的接口，导致“大量的远程监控产品，这使得制造商对他们当前的流程有了新的认识，并考虑投资五轴加工等技术以提高效率、质量和产量的可行性。”
或者正如 Burrell 所说，“远程监控让很多机加工车间老板感到震惊，因为它向他们展示了他们的设备利用率有多么低纺锤是。他补充说，虽然他长期以来一直是提高五轴加工效率的传道者，但店主现在在看到三轴垂直加工的利用率达到 30% 时自己也意识到了这一点。
骑士的iMachine 通信系统允许用户从世界任何地方查看机器的警报历史记录、维护状态和整体设备效率，因此他可以预测潜在问题并防止停机。借助 iMachine 通信系统等远程监控系统，来自Chevalier Machinery（加利福尼亚州圣达菲斯普林斯），用户可以从世界任何地方查看机器的警报历史记录、维护状态和整体设备效率 (OEE)。副总裁 Johnson Lan 表示，访问此类性能数据使客户能够预测潜在问题并防止停机。
Doosan 的 McNamara 警告说，虽然远程监控很有帮助，但快速下载、运行或编辑大文件在五轴加工中很重要。 “我们最近看到了一些 20 MB 和 60 MB 文件的例子，如果处理不当，仅上传就需要 20 分钟，这是一个不可接受的时间。因此，互联加工是必不可少的，但它需要以首先提供最重要优势的方式实施。”
Mazak 的软件开发人员/应用工程师 Neil Desrosiers 回应了这一想法，并补充说 Mazak 的解决方案通过提供一种可扩展的文件传输加密方法脱颖而出，从而保护公司的知识产权。 Mazak 系统称为 Smart Box，是与 Cisco 合作开发的。 “您可以为 50 到 100 台机器使用同一个系统，或者将文件推送到一级供应商的系统，而无需借助电子邮件或四处移动 USB 记忆棒。”
但是，您的数据量是有限的出于某些目的可以足够快地传输。正如 Desrosiers 解释的那样，如果您的目标是“实时自适应进给率调整或任何实时机器对数据的响应，您需要使用专用 CPU、专用 RAM 和与驱动器的高频连接来实现”
换句话说，这不是您可以远程执行的操作。但是您可以在本地预处理您的高频数据，然后将其报告到云端，或者报告单个事件，或者获取低频样本并将该数据发送到云端。
目前的情况，从机床中可用的数据中收集和学习的潜力比实际发生的要大得多。正如 Kerscher 所观察到的，“大型软件巨头现在认识到，制造设施中的计算机比许多公司业务部门中的计算机更多。但此时制造车间的许多计算机能力并没有很好地连接起来。”
Desrosiers 将这种情况描述为一场软件大战，以了解哪些系统最能收集和分析这些数据，可能的赢家是像 Microsoft 或 Oracle 这样的公司，它们在这项任务上比机床制造商更成熟。
合作的另一个巨大优势连接加工是所有相关文件的可用性——无论是 NC 程序、DXF 绘图、实体模型还是作业说明——就在机器控制上。与此同时，Cope 说，公司可以“将可用数据从特定文件下载到任何打开并准备好运行该特定作业的机器上。它还允许公司将新编辑的或
“经过验证”的程序和 CAD 文件存储在一个地方。”
他解释说，通过集中文件管理，您可以消除操作员运行从本地文件中删除过时的程序，这会导致零件报废。 “互联加工还可以提供对其他类型技术的访问和通信，例如离线刀具长度预调器、托盘系统和刀具管理系统。”
不仅仅是交换零件
如这台 Okuma 机床所示，探头可以定位零件并自动更新偏移量，并执行过程中 QC 检查。现在即使是复杂的探测循环也很容易编程。到目前为止，我们介绍的大部分内容（自动运动学调整、连接加工和远程监控）都有助于实现五轴加工自动化。接下来要设置一个五轴作业，最重要的考虑是以最少的人力保持其准确运行。最好的零件处理选项，正如 Kerscher 所说，“更多地与零件的尺寸和重量以及它需要的速度有关移动，而不是它是五轴零件还是四轴或三轴零件。”因此，让我们考虑额外的过程控制辅助工具。
简而言之，“探测是巨大的，”Okuma 的 Burrell 说。探测器可以定位夹具中的零件，自动更新e 偏移并清除机器起飞。使用零点夹具，您甚至可以省去这个探测步骤，因为它的精度在几微米以内。
Burrell 补充说，操作员还可以使用探针进行过程中测量，例如测量孔或沉孔，或深度，或相对于孔位置的面。更重要的是，现在编写自动探测程序变得轻而易举。 Roaden 说，Mazak 有一个触摸屏风格的图形用户界面 (GUI)，这使得设置自动探测程序和应用数据变得非常容易。例如，它会询问您是要将探测数据写入文件还是要偏移工具。
对于更复杂的过程中质量检查，Desrosiers 说现在可以将 CMM 整合到单元中在开始下一个工作之前执行质量检查并将数据推送到调度软件或 QC 系统以获得批准。这部分是由于质量信息的广泛采用信息框架 (QIF) 标准以及 MTConnect 协议。
通常，理想的方法可能是将加工单元内的高频数据闭环反馈系统与远程监控相结合报告个别事件的系统，如工具破损或其他机器停机原因。这样一来，商店就可以放心地关灯营业。
“在这种技术出现之前，店主可能会对关灯营业感到不安，选择不冒险，”Cope 说。 “这种担忧会导致他们错过工作日额外时间的生产力。”而且，Gray 补充说，如果一切顺利，双向通信使您（或您的 ERP 系统）能够“指挥任何一系列不同的工作来满足订单”。这使得即使是高混合、小批量生产也具有成本效益。
全力以赴
在任何给定的夹具情况下，五轴机床可以做更多的事情比三轴机床。这增加了正常运行时间和制造更复杂和更有利可图的零件的能力。虽然优秀的工程师在 CAD/CAM 中仍然占有一席之地，但操作机器不再困难。伯勒尔的底线？ “你几乎可以雇佣街上的任何人来运行我们能制造的最复杂的机器，”他说。
