五軸聯(lián)動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

使用多軸機(jī)床的綜合加工多軸加工工藝設(shè)計多軸加工的工藝設(shè)計多軸加工的夾具及裝夾方式多軸加工的工藝設(shè)計多軸加工的工藝實現(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)動加工?；谥鬏S（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。四軸加工的夾具及裝夾方法擺頭+擺臺式五軸加工中心，其擺臺部分大多為獨立的旋轉(zhuǎn)工作臺，常用于較大型零件（如箱體類）的分度加工或聯(lián)動加工，主軸擺頭用于立臥轉(zhuǎn)換，易于實現(xiàn)零件的五面加工。此時將工件對稱中心即放置在轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心處，編程控制簡單方便。多軸加工的夾具及裝夾方法臥加轉(zhuǎn)臺四軸或擺頭+擺臺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之一就是可簡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)時走刀干涉。

對于3+2附加雙軸轉(zhuǎn)臺機(jī)床，受轉(zhuǎn)臺自身高度的影響，其Z軸有效行程變小了，大多在轉(zhuǎn)臺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，可針對不同大小和類別零件裝夾的需要靈活地組合和調(diào)整。基礎(chǔ)板在機(jī)床工作臺上裝調(diào)方便，夾具組件在基礎(chǔ)板上可具有相對明確的位置，可快捷進(jìn)行對刀找正。

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，要加工對應(yīng)面部位時，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現(xiàn)方法旋轉(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。四軸加工的工藝實現(xiàn)方法五軸加工的工藝實現(xiàn)方法

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、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(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)實施時，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(biāo)準(zhǔn)平面內(nèi)，只能采用直線擬合的方式，通過直線插補(bǔ)來實現(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，未必都是五軸聯(lián)動走刀方式。五軸加工的工藝實現(xiàn)方法多軸加工的工藝設(shè)計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，防止過大的變形。遇到難加工材料或者加工區(qū)域窄小、刀具長徑比較大情況時，粗加工可采用插銑方式。葉輪加工開槽時，開槽和擴(kuò)槽最好不要一次到底，應(yīng)根據(jù)情況分步完成，即開到一定深度后先做半精加工，然后再繼續(xù)開槽。

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。保證精加工時零件具有足夠的剛性。多軸加工的工藝設(shè)計

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、葉背開始，然后再到輪轂，以確保葉型懸臂加工時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大，在加工大余量面時向小余量面方向讓刀而造成相鄰曲面過切。

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編程計算復(fù)雜，刀路軌跡凌亂而不可預(yù)見，抬刀、下刀次數(shù)多，易扎刀過切?？上群喕娼＃驀L試改變刀軸下刀的方向，或在考慮刀具剛性時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，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(jī)床以確?？煽科椒€(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。多軸加工的工藝設(shè)計充分利用多軸機(jī)床的工藝優(yōu)勢，在刀路設(shè)計上設(shè)置刀軸相對于加工表面法向傾斜一定的角度，避免切削點零線速切削狀態(tài)，有效提高其切削接觸點處的切削線速度，從而改善切削質(zhì)量，提