五軸聯(lián)動(dòng)加工中心操作與基礎(chǔ)編程 第2版 課件 1.2.1多軸加工工藝設(shè)計(jì)

使用多軸機(jī)床的綜合加工多軸加工工藝設(shè)計(jì)多軸加工的工藝設(shè)計(jì)多軸加工的夾具及裝夾方式多軸加工的工藝設(shè)計(jì)多軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法附加四軸的立式加工中心機(jī)床的工件裝夾方法類似于臥式車床，工件裝夾在回轉(zhuǎn)軸夾頭上，比如自定心的三爪卡盤或定制的工藝夾頭。四軸加工的夾具及裝夾方法臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸機(jī)床常用于較大型（如箱體類）零件的四軸分度或聯(lián)動(dòng)加工?；谥鬏S（懸臂）剛性考慮，其Z軸運(yùn)動(dòng)通常為工作臺(tái)的移動(dòng)，而不采用主軸伸縮移動(dòng)。加工中小件時(shí)可使用角板附件立放于工作臺(tái)上，再將工件裝夾固定在角板上。四軸加工的夾具及裝夾方法擺頭+擺臺(tái)式五軸加工中心，其擺臺(tái)部分大多為獨(dú)立的旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，常用于較大型零件（如箱體類）的分度加工或聯(lián)動(dòng)加工，主軸擺頭用于立臥轉(zhuǎn)換，易于實(shí)現(xiàn)零件的五面加工。此時(shí)將工件對(duì)稱中心即放置在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心處，編程控制簡(jiǎn)單方便。多軸加工的夾具及裝夾方法臥加轉(zhuǎn)臺(tái)四軸或擺頭+擺臺(tái)五軸加工的零件裝夾五軸加工的夾具及裝夾方法五軸加工的特點(diǎn)之一就是可簡(jiǎn)化工件裝夾用夾具結(jié)構(gòu)，便于使用通用夾具及其裝夾方法。大臺(tái)面的五軸加工，工件的裝夾沿用傳統(tǒng)的通用壓板螺釘或精密臺(tái)鉗夾持方式，但由于刀具或工件的擺轉(zhuǎn)姿態(tài)復(fù)雜，須方便走刀，夾壓元件應(yīng)緊湊安排，其加工區(qū)附近應(yīng)留出更多的空間，以防擺轉(zhuǎn)時(shí)走刀干涉。

對(duì)于3+2附加雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床，受轉(zhuǎn)臺(tái)自身高度的影響，其Z軸有效行程變小了，大多在轉(zhuǎn)臺(tái)上采用中小三爪及四爪卡盤，可加工的零件也多為中小型。工件裝夾需關(guān)注雙軸數(shù)控分度盤的允許安裝空間，更需考慮A擺轉(zhuǎn)±90度后Y向走刀行程，避免干涉和行程不足。五軸加工的夾具及裝夾方法組合夾具的矩形或圓形基礎(chǔ)板上有規(guī)則的均布螺孔，選配可調(diào)平口鉗、三爪卡盤或各類標(biāo)準(zhǔn)接頭配件，可針對(duì)不同大小和類別零件裝夾的需要靈活地組合和調(diào)整?；A(chǔ)板在機(jī)床工作臺(tái)上裝調(diào)方便，夾具組件在基礎(chǔ)板上可具有相對(duì)明確的位置，可快捷進(jìn)行對(duì)刀找正。

組合夾具及其應(yīng)用四軸定向加工。確定第四軸零度方位后，要加工對(duì)應(yīng)面部位時(shí)，第四軸先旋轉(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3四軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法旋轉(zhuǎn)四軸的聯(lián)動(dòng)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。四軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法五軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法

五軸定向加工。工件或刀具相對(duì)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(gè)直線軸作傳統(tǒng)的三軸聯(lián)動(dòng)加工。包括：鉆鏜點(diǎn)位加工、五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。

由工作臺(tái)帶動(dòng)工件擺轉(zhuǎn)做定向加工時(shí)，其工藝實(shí)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(bǔ)償?shù)脑O(shè)置。

當(dāng)擺轉(zhuǎn)使得主加工走刀在標(biāo)準(zhǔn)XY、YZ、XZ平面內(nèi)實(shí)施時(shí)，可以三軸加工一樣使用直線和圓弧插補(bǔ)、鉆鏜循環(huán)的編程以及相關(guān)刀補(bǔ)控制；由主軸帶動(dòng)刀具擺轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)定向加工若擺轉(zhuǎn)后的走刀不在這些標(biāo)準(zhǔn)平面內(nèi)，只能采用直線擬合的方式，通過(guò)直線插補(bǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其刀補(bǔ)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。五軸聯(lián)動(dòng)加工。三個(gè)直線軸和兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸按照特定的軌跡關(guān)系同時(shí)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)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，未必都是五軸聯(lián)動(dòng)走刀方式。五軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法多軸加工的工藝設(shè)計(jì)盡可能用平面加工或三軸加工方法去除大余量。以提高切削效率，增加其加工控制的可預(yù)見(jiàn)性。分層加工，留夠精加工余量。分層加工可均衡零件的內(nèi)應(yīng)力，防止過(guò)大的變形。遇到難加工材料或者加工區(qū)域窄小、刀具長(zhǎng)徑比較大情況時(shí)，粗加工可采用插銑方式。葉輪加工開(kāi)槽時(shí)，開(kāi)槽和擴(kuò)槽最好不要一次到底，應(yīng)根據(jù)情況分步完成，即開(kāi)到一定深度后先做半精加工，然后再繼續(xù)開(kāi)槽。

粗加工工藝安排原則

半精加工工藝安排原則

半精加工是為精加工均化余量而安排的，因此其給精加工留下的余量應(yīng)小而均勻。保證精加工時(shí)零件具有足夠的剛性。多軸加工的工藝設(shè)計(jì)

分層、分區(qū)域分散精加工。精加工順序最好是由淺到深、從上而下。如葉片類精加工應(yīng)先從葉面、葉背開(kāi)始，然后再到輪轂，以確保葉型懸臂加工時(shí)其根部有足夠的剛性。模具、葉片、葉輪等零件的加工順序應(yīng)遵循曲面→清根→曲面反復(fù)進(jìn)行。切忌相鄰曲面的余量相差過(guò)大，在加工大余量面時(shí)向小余量面方向讓刀而造成相鄰曲面過(guò)切。

盡可能采用高速加工。高速加工不僅可以提高精加工效率，而且可改善和提高工件精度和表面質(zhì)量，同時(shí)有利于使用小直徑刀具，有利于薄壁零件的加工。由于多軸曲面CAM編程計(jì)算復(fù)雜，刀路軌跡凌亂而不可預(yù)見(jiàn)，抬刀、下刀次數(shù)多，易扎刀過(guò)切。可先簡(jiǎn)化曲面建模，或嘗試改變刀軸下刀的方向，或在考慮刀具剛性時(shí)使用稍小直徑的刀具，以減少抬刀和下刀的次數(shù)，使刀路連續(xù)順接。如使用錐拔球形銑刀，就是既要減小前部的球頭半徑，又要使后面桿部直徑加粗，以保證刀具有足夠的剛性。

精加工工藝安排原則

立式附加四軸機(jī)床多用于回轉(zhuǎn)直徑不大的中小型盤套類或細(xì)長(zhǎng)軸類零件加工，臥式四軸機(jī)床則適合大型箱體類多面加工的零件。大型模具零件的模腔曲面使用雙擺頭五軸加工時(shí)，具有較好的動(dòng)作控制靈活性，若采用擺臺(tái)式就會(huì)因主軸與擺臺(tái)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(tái)面的機(jī)床以確?？煽科椒€(wěn)裝夾，用雙擺臺(tái)五軸加工較適宜，在行程范圍許可時(shí)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(tái)A+C五軸方式則容易受干涉問(wèn)題的制約；對(duì)于葉輪、螺旋槳類零件，大中型件宜用雙擺頭或雙擺臺(tái)五軸加工方式，亦可用擺頭+回轉(zhuǎn)臺(tái)五軸方式，小型件可使用3+2附加五軸加工方式。多軸加工的工藝設(shè)計(jì)充分利用多軸機(jī)床的工藝優(yōu)勢(shì)，在刀路設(shè)計(jì)上設(shè)置刀軸相對(duì)于加工表面法向傾斜一定的角度，避免切削點(diǎn)零線速切削狀態(tài)，有效提高其切削接觸點(diǎn)處的切削線速度，從而改善切削質(zhì)量，提