五軸聯(lián)動加工中心操作與基礎(chǔ)編程 第2版 課件 1.1.2基于特征結(jié)構(gòu)多軸加工的實現(xiàn)

使用多軸機床的綜合數(shù)控加工基于特征結(jié)構(gòu)多軸加工的實現(xiàn)基于特征結(jié)構(gòu)多軸加工的實現(xiàn)四軸點位加工的實現(xiàn)四軸聯(lián)動加工的實現(xiàn)四軸定向加工的實現(xiàn)五軸點位加工的實現(xiàn)五軸定向加工的實現(xiàn)五軸聯(lián)動加工的實現(xiàn)立式附加四軸機床的加工X+Y+Z+A（繞X旋轉(zhuǎn)的附加軸）

附加四軸的立式加工中心機床的加工類似于臥式車床，工件可隨回轉(zhuǎn)軸夾頭做A軸旋轉(zhuǎn)，既可邊旋轉(zhuǎn)邊加工，也可旋轉(zhuǎn)到某一角度方位后做傳統(tǒng)三軸加工。這類零件在圓周面上具有一些規(guī)則或不規(guī)則的槽形、繞某回轉(zhuǎn)軸線均布或不均布的臺階面與徑向孔等，需采用帶附加A軸的立式數(shù)控機床邊旋轉(zhuǎn)邊加工或分度定位后再加工。立式附加四軸加工的工藝實現(xiàn)方法立式四軸機床加工的典型零件立式附加四軸加工的典型零件

X+Y+Z+B（繞Y旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)臺）

臥式附加四軸機床的加工臥式轉(zhuǎn)臺四軸機床常用于較大型（如箱體類）零件的四軸分度或聯(lián)動加工。這類零件一般具有局部回轉(zhuǎn)表面或角度分布的多個表面及孔系，且加工部位相對于回轉(zhuǎn)軸線通常具有較大的回轉(zhuǎn)半徑，不適合在立式附加四軸機床上裝夾，由于零件尺寸較大，需要使用帶轉(zhuǎn)臺的臥式加工中心分度或作四軸局部擺轉(zhuǎn)的聯(lián)動加工。臥式轉(zhuǎn)臺四軸加工的工藝實現(xiàn)方法臥式轉(zhuǎn)臺四軸機床基于主軸（懸臂）剛性考慮，其Z軸運動通常為工作臺的移動，而不采用主軸伸縮移動。加工中小件時可使用角板附件立放于工作臺上，再將工件裝夾固定在角板上。臥式轉(zhuǎn)臺四軸加工的工藝實現(xiàn)方法臥式四軸機床加工的典型零件臥式四軸加工的典型零件四軸加工零件結(jié)構(gòu)特征分析（1）主體呈回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在回轉(zhuǎn)柱面基礎(chǔ)上有規(guī)則或不規(guī)則的凹凸槽島、曲面等結(jié)構(gòu)特征；（2）立式附加四軸加工件主體架構(gòu)為直徑不大的中小型回轉(zhuǎn)盤套類或細長軸類結(jié)構(gòu)，但局部有間斷的不完全回轉(zhuǎn)部分，無法完全通過車削方式實現(xiàn)加工的幾何結(jié)構(gòu)特征；臥式四軸則常用于箱體類大型件的加工；（3）具有局部回轉(zhuǎn)軸、套類結(jié)構(gòu)的裝夾部分或使用簡易工裝即可實施回轉(zhuǎn)運動，從而可實現(xiàn)多個特定角度方位幾何結(jié)構(gòu)特征的加工。四軸加工零件結(jié)構(gòu)特征分析（4）主體結(jié)構(gòu)雖無明顯回轉(zhuǎn)柱面特征，但具有繞某回轉(zhuǎn)軸線均布或不均布的表面及基于該表面相關(guān)的幾何結(jié)構(gòu)特征；（5）主體結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)特征雖不明顯，但通過一定手段仍能找到相對的回轉(zhuǎn)軸線，從而可實現(xiàn)邊旋轉(zhuǎn)邊加工或分度定位后再加工的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)；（6）雖能用三軸機床通過分工序多面加工實現(xiàn)，但采用一次裝夾集中工序的四軸加工更易保證各面間較高相對位置關(guān)系要求的多面體結(jié)構(gòu)。四軸點位加工的實現(xiàn)包括：過軸心的孔，如孔1不過軸心的孔柱面孔系四軸點位加工的實現(xiàn)以孔1中心為A軸零位方向，因孔1過軸心，故其A、Y值均為0，主要計算控制深度Z；但孔2、孔3不僅要計算其回轉(zhuǎn)角度A，還要計算相應(yīng)的偏置值Y及控制孔深Z。四軸線廓加工的實現(xiàn)調(diào)焦筒零件邊旋轉(zhuǎn)A軸邊加工，可通過展開圖控制轉(zhuǎn)換四軸線廓加工的實現(xiàn)零件旋轉(zhuǎn)表面上的槽型邊廓，可展開后做2D包絡(luò)加工，亦可直接用空間線廓做四軸纏繞的外形銑削加工四軸定向加工的實現(xiàn)確定A軸零度方位后，要加工對應(yīng)面部位時，A軸先旋轉(zhuǎn)到某一角度方位，然后鎖定旋轉(zhuǎn)軸不變，再做該面內(nèi)容的傳統(tǒng)三軸加工，即為四軸定向加工。定向面1定向面2定向面3四軸定向加工的實現(xiàn)對某些局部特征部位的曲面，確立其定向角度后，可在該定向刀軸方位做曲面半精修加工或殘料精修的三軸加工，也是四軸定向加工的應(yīng)用之一。旋轉(zhuǎn)四軸聯(lián)動加工的實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)四軸的聯(lián)動加工主要用于旋轉(zhuǎn)表面有高低不平的凸凹變化，需邊旋轉(zhuǎn)邊加工的表面特征精修或局部區(qū)域特征的旋轉(zhuǎn)加工。

以A軸擺轉(zhuǎn)90°，先點Ф50的孔1；再使C轉(zhuǎn)臺逆時針轉(zhuǎn)動60o點Ф20的孔2；相對于A、C零位，以C轉(zhuǎn)臺順時針旋轉(zhuǎn)45o,A軸向上擺轉(zhuǎn)60o后點Ф18的孔3?？?孔3孔2五軸加工的工藝實現(xiàn)方法

五軸點位加工

五軸定向加工。工件或刀具相對擺轉(zhuǎn)到刀具與所需加工的表面垂直后，刀軸呈一定的姿態(tài)角不變，其它三個直線軸作傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動加工。包括：鉆鏜點位加工、多軸分度形式的平面輪廓及槽形的銑削加工或曲面銑削加工。

由旋轉(zhuǎn)軸帶動工件擺轉(zhuǎn)做定向加工時，其工藝實現(xiàn)方式完全類似于傳統(tǒng)三軸加工，可沿用三軸加工的工藝手段和編程方法，包括走刀方式及其刀具補償?shù)脑O(shè)置。

當擺轉(zhuǎn)使得主加工走刀在標準XY、YZ、XZ平面內(nèi)實施時，可以三軸加工一樣使用直線和圓弧插補、鉆鏜循環(huán)的編程以及相關(guān)刀補控制；由主軸帶動刀具擺轉(zhuǎn)實現(xiàn)定向加工若擺轉(zhuǎn)后的走刀不在這些標準平面內(nèi)，只能采用直線擬合的方式，通過直線插補來實現(xiàn)，其刀補控制的應(yīng)用將受到一定的限制，加工編程將變得更復(fù)雜且不易于解讀。五軸加工的工藝實現(xiàn)方法五軸聯(lián)動加工。三個直線軸和兩個旋轉(zhuǎn)軸按照特定的軌跡關(guān)系同時運動，從而實現(xiàn)刀具相對于工件的連續(xù)或斷續(xù)切削，主要用于空間復(fù)雜曲面的加工。需CAM編程，未必都是多軸聯(lián)動走刀方式。五軸加工的工藝實現(xiàn)方法五軸加工的典型零件大型模具零件的模腔曲面使用雙擺頭五軸加工時，具有較好的動作控制靈活性，若采用擺臺式就會因主軸與擺臺的干涉而限制其允許的加工范圍；多面體零件若為大中型件應(yīng)選用較大工作臺面的機床以確保可靠平穩(wěn)裝夾，用雙擺臺五軸加工較適宜，在行程范圍許可時亦可采用立臥轉(zhuǎn)換A+B雙擺頭五軸加工，采用擺頭+回轉(zhuǎn)臺A+C五軸方式則容易受干涉問題的制約；對于葉輪、螺旋槳類零件，大中型件宜用雙擺頭或雙擺臺五軸加工方式，亦可用擺頭+回轉(zhuǎn)臺五軸方式，小型件可使用3+2附加五軸加工方式。五軸加工的適應(yīng)性用點接觸的球刀加工一張曲面時，要想獲得較高的逼近精度，就需要減小步長或行距，因而耗時、耗刀且質(zhì)量不高。

可變姿態(tài)角的多軸加工，使用立銑刀的側(cè)刃或底刃實施允許弦長的線接觸切削，可加大切削行距，從而提高切削效率和表面質(zhì)量。

等弦長逼近等誤差逼近

五軸加工的適應(yīng)性采用多軸加工較大曲率半徑的曲面，可使用平底銑刀以線接觸方式實現(xiàn)多軸寬行的高效切削。

變斜角變半徑順滑過渡的幾段弧形曲面，五軸加工時，可用立銑刀的側(cè)刃一次精加工出來，加工表面質(zhì)量比用球刀好，精度和切削效率高。五軸加工的適應(yīng)性五軸加工零件結(jié)構(gòu)特征分析（1）所有適合三軸/四軸加工特征的零件都可以采用五軸機床加工得以實現(xiàn)；（2）具有法線相互垂直或互成一定角度的多個表面且含孔、槽、螺紋、凸臺或曲面等各類幾何結(jié)構(gòu)特征的零件，采用三軸加工需更換裝夾方位做多個表面分工序加工的零件，使用四軸亦難以在一次裝夾下實現(xiàn)或需要制備夾具才易于裝夾找正的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件；如多面體零件等（3）結(jié)構(gòu)雖不復(fù)雜，但其幾何模型構(gòu)成在做空間變換后即可實現(xiàn)規(guī)律控制的異形曲面特征；如飛機葉椽、桁架的變斜角零件等五軸加工零件結(jié)構(gòu)特征分析（4