五軸聯(lián)動(dòng)加工中心操作與基礎(chǔ)編程 第2版 課件 項(xiàng)目一五軸加工技術(shù)的基本認(rèn)知

多軸數(shù)控加工技術(shù)多軸機(jī)床與多軸加工多軸機(jī)床及其結(jié)構(gòu)類(lèi)別四軸加工機(jī)床的類(lèi)別五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)類(lèi)別四軸加工的零件及方法五軸加工的零件及方法多軸機(jī)床及多軸加工實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)加工：多軸是指機(jī)床能控制的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)在四軸及四軸以上；聯(lián)動(dòng)是指可以按照特定的軌跡關(guān)系同時(shí)控制的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸數(shù)，從而可實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件的位置和速度控制。根據(jù)數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)定原則，通常數(shù)控機(jī)床的基本控制軸X、Y、Z為直線運(yùn)動(dòng)，繞X、Y、Z旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的控制軸則分別為A、B、C。由三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸X、Y、Z和A、B、C三個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中的一個(gè)或兩個(gè)聯(lián)動(dòng)加工構(gòu)成四軸或五軸聯(lián)動(dòng)加工。四軸加工機(jī)床的類(lèi)別1.立式X+Y+Z+A（繞X旋轉(zhuǎn)的附加軸）

四軸加工機(jī)床的類(lèi)別2.臥式

X+Y+Z+B（繞Y旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)臺(tái)）

四軸加工的典型零件立式附加四軸加工的典型零件臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸加工的典型零件附加四軸的立式加工中心機(jī)床的加工類(lèi)似于臥式車(chē)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。立式附加四軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸機(jī)床常用于較大型（如箱體類(lèi)）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。臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)類(lèi)別1.雙擺頭五軸模式（DualRotaryHeads）

Head-Head

正交的C+A方式非正交的B+C方式

定軸：運(yùn)動(dòng)中軸線方向始終不變動(dòng)軸：軸線方向隨定軸運(yùn)動(dòng)而變五軸方式定義：定軸+動(dòng)軸

2.雙擺臺(tái)五軸模式（DualRotaryTables）

Table-Table

定軸+動(dòng)軸：正交的A+C方式非正交的B+C方式

搖籃式傾斜式（非正交）3+2附加雙轉(zhuǎn)臺(tái)式通常：轉(zhuǎn)臺(tái)可360回轉(zhuǎn)，而擺動(dòng)軸擺轉(zhuǎn)角度受限。兩軸軸線空間正交或交錯(cuò)，偏置越大，擺轉(zhuǎn)范圍限制越大。五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)類(lèi)別3.擺頭+擺臺(tái)模式（RotaryHeadandTable）Head-Table

C+B方式C+A方式

通常：轉(zhuǎn)臺(tái)可360回轉(zhuǎn)，而主軸擺頭角度受限。主軸剛性和工作臺(tái)都可以做的較大五軸方式定義：先工件后刀具

五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)類(lèi)別不同五軸模式比較工作臺(tái)回轉(zhuǎn)控制方式（擺臺(tái)式）：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、主軸剛性好，制造成本較低。刀具長(zhǎng)度對(duì)理論加工精度不會(huì)產(chǎn)生影響。但工作臺(tái)不能設(shè)計(jì)太大，能承重較小，特別是工作臺(tái)回轉(zhuǎn)過(guò)大時(shí)，由于需克服的自重的原因，工件切削時(shí)會(huì)對(duì)工作臺(tái)帶來(lái)較大的承載力矩。主軸擺轉(zhuǎn)控制方式（擺頭式）：主軸加工比較靈活，可活動(dòng)范圍較大，工作臺(tái)也可設(shè)計(jì)得非常大，但主軸頭的擺轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，理論加工精度會(huì)隨刀具長(zhǎng)度增加而降低。由于主軸需要擺動(dòng)，不可設(shè)計(jì)得太大，因而主軸剛性較差，制造成本也較高，但對(duì)大型重型等無(wú)法實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)擺動(dòng)的零件，只能采用擺頭式控制方式。五軸加工的典型零件五軸加工的典型零件

多軸定向加工。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、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(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(lèi)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。五軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法多軸聯(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，未必都是多軸聯(lián)動(dòng)走刀方式。五軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法謝謝！使用多軸機(jī)床的綜合數(shù)控加工基于特征結(jié)構(gòu)多軸加工的實(shí)現(xiàn)基于特征結(jié)構(gòu)多軸加工的實(shí)現(xiàn)四軸點(diǎn)位加工的實(shí)現(xiàn)四軸聯(lián)動(dòng)加工的實(shí)現(xiàn)四軸定向加工的實(shí)現(xiàn)五軸點(diǎn)位加工的實(shí)現(xiàn)五軸定向加工的實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動(dòng)加工的實(shí)現(xiàn)立式附加四軸機(jī)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(jī)床的加工類(lèi)似于臥式車(chē)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(lèi)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(tái)階面與徑向孔等，需采用帶附加A軸的立式數(shù)控機(jī)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(shí)現(xiàn)方法立式四軸機(jī)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(tái)）

臥式附加四軸機(jī)床的加工臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸機(jī)床常用于較大型（如箱體類(lèi)）零件的四軸分度或聯(lián)動(dòng)加工。這類(lèi)零件一般具有局部回轉(zhuǎn)表面或角度分布的多個(gè)表面及孔系，且加工部位相對(duì)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(jī)床上裝夾，由于零件尺寸較大，需要使用帶轉(zhuǎn)臺(tái)的臥式加工中心分度或作四軸局部擺轉(zhuǎn)的聯(lián)動(dòng)加工。臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸機(jī)床基于主軸（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。臥式轉(zhuǎn)臺(tái)四軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法臥式四軸機(jī)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(pán)套類(lèi)或細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)結(jié)構(gòu)，但局部有間斷的不完全回轉(zhuǎn)部分，無(wú)法完全通過(guò)車(chē)削方式實(shí)現(xiàn)加工的幾何結(jié)構(gòu)特征；臥式四軸則常用于箱體類(lèi)大型件的加工；（3）具有局部回轉(zhuǎn)軸、套類(lèi)結(jié)構(gòu)的裝夾部分或使用簡(jiǎn)易工裝即可實(shí)施回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而可實(shí)現(xiàn)多個(gè)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(wú)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(guò)一定手段仍能找到相對(duì)的回轉(zhuǎn)軸線，從而可實(shí)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(jī)床通過(guò)分工序多面加工實(shí)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(duì)位置關(guān)系要求的多面體結(jié)構(gòu)。四軸點(diǎn)位加工的實(shí)現(xiàn)包括：過(guò)軸心的孔，如孔1不過(guò)軸心的孔柱面孔系四軸點(diǎn)位加工的實(shí)現(xiàn)以孔1中心為A軸零位方向，因孔1過(guò)軸心，故其A、Y值均為0，主要計(jì)算控制深度Z；但孔2、孔3不僅要計(jì)算其回轉(zhuǎn)角度A，還要計(jì)算相應(yīng)的偏置值Y及控制孔深Z。四軸線廓加工的實(shí)現(xiàn)調(diào)焦筒零件邊旋轉(zhuǎn)A軸邊加工，可通過(guò)展開(kāi)圖控制轉(zhuǎn)換四軸線廓加工的實(shí)現(xiàn)零件旋轉(zhuǎn)表面上的槽型邊廓，可展開(kāi)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(shí)現(xiàn)確定A軸零度方位后，要加工對(duì)應(yīng)面部位時(shí)，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(shí)現(xiàn)對(duì)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(dòng)加工的實(shí)現(xiàn)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。

以A軸擺轉(zhuǎn)90°，先點(diǎn)Ф50的孔1；再使C轉(zhuǎn)臺(tái)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)60o點(diǎn)Ф20的孔2；相對(duì)于A、C零位，以C轉(zhuǎn)臺(tái)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45o,A軸向上擺轉(zhuǎn)60o后點(diǎn)Ф18的孔3?？?孔3孔2五軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法

五軸點(diǎn)位加工

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、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(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(lèi)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。五軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法五軸聯(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，未必都是多軸聯(lián)動(dòng)走刀方式。五軸加工的工藝實(shí)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(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(lèi)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。五軸加工的適應(yīng)性用點(diǎn)接觸的球刀加工一張曲面時(shí)，要想獲得較高的逼近精度，就需要減小步長(zhǎng)或行距，因而耗時(shí)、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(shí)施允許弦長(zhǎng)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(zhǎng)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(shí)現(xiàn)多軸寬行的高效切削。

變斜角變半徑順滑過(guò)渡的幾段弧形曲面，五軸加工時(shí)，可用立銑刀的側(cè)刃一次精加工出來(lái)，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(jī)床加工得以實(shí)現(xiàn)；（2）具有法線相互垂直或互成一定角度的多個(gè)表面且含孔、槽、螺紋、凸臺(tái)或曲面等各類(lèi)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(gè)表面分工序加工的零件，使用四軸亦難以在一次裝夾下實(shí)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(shí)現(xiàn)規(guī)律控制的異形曲面特征；如飛機(jī)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）因整體結(jié)構(gòu)及裝夾限制，采用三軸/四軸曲面粗切或半精修加工難以高效均勻去除余料的曲面特征；如模具、大葉片等（5）采用三軸/四軸加工時(shí)因走刀干涉而經(jīng)空間變換后可消除干涉，便于使用較短的刀具做高效切削的幾何特征；如葉輪、螺旋槳等（6）只能使用五軸加工方式處理的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)特征零件。如管道加工類(lèi)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(lèi)似于臥式車(chē)床，工件裝夾在回轉(zhuǎn)軸夾頭上，比如自定心的三爪卡盤(pán)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(lèi)）零件的四軸分度或聯(lián)動(dòng)加工。基于主軸（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(lèi)）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(chēng)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(pán)，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(pán)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(pán)或各類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)接頭配件，可針對(duì)不同大小和類(lèi)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(lèi)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(lèi)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?？上群?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(pán)套類(lèi)或細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工，臥式四軸機(jī)床則適合大型箱體類(lèi)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(lèi)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，提高切削效率。多軸加工的工藝設(shè)計(jì)基于曲線擬合精度控制機(jī)理，充分發(fā)揮多軸機(jī)床可變姿態(tài)角的優(yōu)勢(shì)，在保證同樣曲線擬合加工允差的前提下，使用立銑刀的側(cè)刃或底刃實(shí)施允許弦長(zhǎng)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。

多軸加工的工藝設(shè)計(jì)謝謝！使用多軸機(jī)床的綜合加工多軸及高速加工刀具多軸及高速加工刀具自動(dòng)換刀的刀柄系統(tǒng)高速加工的刀具應(yīng)用常用鉆銑加工刀具高速加工的概念自動(dòng)換刀的刀柄系統(tǒng)刀柄代號(hào)表示為：自動(dòng)換刀機(jī)床通用7：24MAS403標(biāo)準(zhǔn)的BT圓錐工具柄，錐柄為40號(hào)，前部為彈簧夾頭ER，最大夾持直徑32mm（若為MT3則代表有扁尾莫氏3號(hào)錐柄），刀柄工作長(zhǎng)度（錐柄大端直徑處到彈簧夾頭前端面的距離）為100mm。

自動(dòng)換刀的刀柄系統(tǒng)兩端面鍵鍵槽與主軸軸心的間距不對(duì)稱(chēng)，刀柄在主軸上應(yīng)按刀柄上的缺口標(biāo)記進(jìn)行單向安裝JT型（DIN69871-A）自動(dòng)換刀的刀柄系統(tǒng)兩端面鍵鍵槽與主軸軸心的間距對(duì)稱(chēng)，刀柄在主軸上可雙向安裝，重裝時(shí)需要關(guān)注刀具有無(wú)方向要求。BT型（MAS403）常用鉆銑加工刀具1、5、8、13—套式結(jié)構(gòu)9、15、16—整體式

其它—機(jī)夾刀片結(jié)構(gòu)數(shù)控銑削加工刀具常用鉆銑加工刀具面銑刀端銑刀

球頭銑刀鍵槽銑刀鉆頭加工較大的平面應(yīng)選擇面銑刀；加工凹槽、較小的臺(tái)階面及平面輪廓應(yīng)選擇立銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀（球刀）；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成形銑刀。鉆銑刀具的選用銑削平面時(shí)，一般采用兩次走刀，一次粗銑、一次精銑。粗銑刀直徑選小些可減小切削扭矩；精銑刀直徑宜大，最好能包容待加工表面的整個(gè)寬度。余量大且表面不均勻時(shí)，刀具直徑宜小，可避免粗切刀痕過(guò)深而影響加工質(zhì)量。高速鋼立銑刀多用于加工凸臺(tái)和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因?yàn)槊髅嬗杏不瘜雍蛫A砂現(xiàn)象，會(huì)加速刀具的磨損。余量小且要求表面粗糙度較低時(shí)，應(yīng)采用立方氮化硼(CBN)刀片端銑刀或陶瓷刀片端銑刀。銑刀選用及注意事項(xiàng)鑲硬質(zhì)合金的立銑刀可強(qiáng)力刀削，常用于加工凹槽、窗口面、凸臺(tái)面和毛坯表面及粗切孔。高精度凹槽加工，可采用直徑稍小于槽寬的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后用刀補(bǔ)銑槽兩邊，直到達(dá)到精度要求為止。鉆深孔時(shí)容易折斷鉆頭、應(yīng)采用斷屑鉆或啄鉆循環(huán)，以利于冷卻和排屑。鉆孔前最好點(diǎn)鉆中心孔或锪窩，同時(shí)也可用于孔口倒角。鉆銑刀具選用及注意事項(xiàng)高速加工的概念HighSpeedMachining高速切削的實(shí)用定義：HSM不是簡(jiǎn)單意義上的高切削速度(Vc)，它是一種用特定方法和設(shè)備進(jìn)行加工的工藝。高速切削無(wú)需高主軸轉(zhuǎn)速，許多高速切削是用中等轉(zhuǎn)速并采用大尺寸刀具進(jìn)行的加工。高速切削更適合于對(duì)淬硬剛實(shí)施精加工，其切削參數(shù)可為常規(guī)4~6倍。如果小零件從粗到精都采用高速切削，則意味著極高的生產(chǎn)效率。

高速切削（HSM）一般是指在高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給下的銑削加工。高速切削定義的觀點(diǎn)：高切削速度的加工（比傳統(tǒng)高5~10倍）高主軸速度的加工高（大）進(jìn)給加工高主軸速度和高進(jìn)給加工高生產(chǎn)率加工

高速切削理論含義：Vc一定時(shí)De↓則n↑,即fn↑。De↓則ae↓或ap↓。常用于小刀具精修反之：Dc不變，ae↓或ap↓則De↓，即n↑,fn↑。高速加工的概念高速切削的缺點(diǎn)：起始過(guò)程的加減速較大，易造成導(dǎo)軌、絲杠和軸承的磨損。需針對(duì)性的工藝、刀路設(shè)計(jì)，快速配套的數(shù)據(jù)傳送接口（預(yù)讀要求）。合理的調(diào)試較費(fèi)時(shí)，對(duì)操作者技術(shù)要求高。急停保護(hù)效果小，人為操作失誤及軟硬件故障易造成嚴(yán)重后果，安全保護(hù)措施要求高。高速切削的優(yōu)勢(shì)：薄層切削溫升小，可延長(zhǎng)刀具壽命,適于加工細(xì)長(zhǎng)件低切削力使刀具彎曲小，機(jī)床部件損傷小生產(chǎn)率高，振動(dòng)小加工平穩(wěn)，精修表面質(zhì)量好，利于薄壁加工適于淬硬材料的加工，可簡(jiǎn)化工藝過(guò)程“干切削”，易于實(shí)現(xiàn)“綠色”制造使用安全外罩及防碎片蓋避免刀具大懸伸不能用“重”刀具及接桿定期檢查刀具、接桿和螺栓的疲勞裂紋不要使用整體高速鋼刀具大離心力需考慮刀具對(duì)主軸限速要求

高速切削需要具備的要素：高速通信技術(shù)：系統(tǒng)需要高速通信來(lái)適應(yīng)高達(dá)1GB數(shù)據(jù)信息的傳送控制技術(shù)：控制系統(tǒng)必須能處理包含許多超高速運(yùn)動(dòng)的大程序、高速進(jìn)給的插補(bǔ)運(yùn)算等機(jī)床設(shè)計(jì)：機(jī)床要按照重工件高速運(yùn)動(dòng)所需的驅(qū)動(dòng)、加減速設(shè)計(jì)，如高速電主軸、高速精密軸承、直線電機(jī)及新型滾珠絲杠副等平衡精密切削刀具和刀柄：需要?jiǎng)悠胶庑阅芎谩⑵胶饩雀叩牡毒呦到y(tǒng)，如HSK高速刀柄及熱裝或液壓刀柄等加工技巧：需要有針對(duì)性的切削策略生成刀軌的CAM系統(tǒng)：能針對(duì)高速加工走刀特點(diǎn)生成刀具軌跡高速加工的概念高速加工的刀具系統(tǒng)

傳統(tǒng)7：24的刀具錐柄軸向尺寸大且刀具較重，不利于快速換刀及機(jī)床小型化的實(shí)現(xiàn)。高速加工采用HSK刀柄接口，為一小錐度（1：10）空心短錐結(jié)構(gòu)，使用時(shí)端面與錐面同時(shí)接觸（過(guò)定位），其接觸剛性更高。

大錐度7：24DIN69871空心短錐1：10DIN69893與主軸端面間有間隙，相對(duì)穩(wěn)定性較低（會(huì)晃動(dòng)）、不適合高轉(zhuǎn)速軸向精度低、有限的徑向精度重量大，換刀較慢高的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性高的軸向及徑向精度非常適合在高轉(zhuǎn)速下使用，定心準(zhǔn)確重量輕，易于換刀傳統(tǒng)錐柄刀具與HSK高速加工刀具比較

高速加工的刀具系統(tǒng)熱裝收縮刀柄利用刀柄（特殊鋼）和刀具（硬質(zhì)合金）的熱膨脹系數(shù)差，對(duì)刀具進(jìn)行高精度高強(qiáng)力的夾持。適合在刀具更換不頻繁的加工中。液壓刀柄在刀具容腔外側(cè)開(kāi)設(shè)有液壓油容腔，通過(guò)旋調(diào)腔口螺栓加壓后使油腔膨脹，改變刀具容腔的體積而夾緊刀具。吸振，可改善切削狀況。高速加工的刀具系統(tǒng)謝謝！使用多軸機(jī)床的綜合加工多軸加工工藝特點(diǎn)多軸加工的工藝特點(diǎn)多軸加工的工藝優(yōu)勢(shì)多軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)方法多軸加工的特點(diǎn)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(lèi)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

立式附加四軸機(jī)床多用于回轉(zhuǎn)直徑不大的中小型盤(pán)套類(lèi)或細(xì)長(zhǎng)軸類(lèi)零件加工，臥式四軸機(jī)床則適合大型箱體類(lèi)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(lèi)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。多軸加工的工藝實(shí)現(xiàn)多軸加工的工藝優(yōu)勢(shì)將球刀的刀軸方向相對(duì)于加工表面法向傾斜一定的角度，就可以加大刀具的有效切削直徑，使其切削接觸點(diǎn)處的切削線速度得以提高。使用多軸機(jī)床加工，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個(gè)角度，避免零線速切削，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，提高切削效率。用點(diǎn)接觸的球刀加工一張曲面時(shí)，要想獲得較高的逼近精度，就需要減小步長(zhǎng)或行距，因而耗時(shí)、耗刀且質(zhì)量不高。

可變姿態(tài)角的多軸加工，可使刀具與工件相對(duì)擺轉(zhuǎn)到刃部平行或垂直于弦線，實(shí)施允許弦長(zhǎng)的線接觸切削，從而可加大切削行距。

等弦長(zhǎng)逼近等誤差逼近

多軸加工的工藝優(yōu)勢(shì)基于曲線擬合精度控制機(jī)理，充分發(fā)揮多軸機(jī)床可變姿態(tài)角的優(yōu)勢(shì)，在保證同樣曲線擬合加工允差的前提下，使用立銑刀的側(cè)刃或底刃實(shí)施允許弦長(zhǎng)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。

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(shí)現(xiàn)多軸寬行的高效切削。

變斜角變半徑順滑過(guò)渡的幾段弧形曲面，五軸加工時(shí)，可用立銑刀的側(cè)刃一次精加工出來(lái)，加工表面質(zhì)量比用球刀好，精度和切削效率高。多軸加工的工藝優(yōu)勢(shì)

當(dāng)零件曲面幾何模型構(gòu)成由空間變換后可實(shí)現(xiàn)規(guī)律控制時(shí)，通過(guò)多軸姿態(tài)角調(diào)整即可容易實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的加工，例如變斜角零件。多軸加工的特點(diǎn)對(duì)復(fù)雜型面零件僅需少量次數(shù)的裝夾定位即可完成全部或大部分加工，從而節(jié)省大量的時(shí)間。由于多軸機(jī)床的刀軸或工件可以相對(duì)方便地進(jìn)行姿態(tài)角的調(diào)整，所以能加工更加復(fù)雜的零件。

因姿態(tài)角可調(diào)，易實(shí)施干涉碰撞的避讓控制，避免過(guò)切和欠切的現(xiàn)象發(fā)生；且便于實(shí)現(xiàn)切削接觸點(diǎn)的靈活控制，增大接觸點(diǎn)的線速度或使切削由點(diǎn)接觸變?yōu)榫€接觸，從而改善切削效率和加工表面質(zhì)量。多軸聯(lián)