UG五轴联动加工技术教材ppt课件

入选，1，5轴联动加工技术，主讲人：华中科技大学数控工程中心副主任彭博士，电话wm8917，2，入选，第1节。五轴联动加工的应用范围和工艺要点，1.1五轴联动加工的应用范围和特点，1.2五轴联动加工的工艺要点，3、选择、应用范围和特点(1)、三坐标曲面加工原理，为了有效避免直纹面零件的刀具干涉，可以采用侧铣方法在一般的三维曲面上，特别是在相对平坦的大曲面上，形成单一刀具， 大直径端铣刀可以用来加工靠近表面的大直径端面，这样刀具可以一次装夹，在多面多工序五轴加工中加工工件上的多个空间表面，刀具可以相对于工件表面处于最有效的位置。 零件表面的误差分布是均匀的。在某些加工场合，可以使用较大尺寸的工具来避免加工干扰。7.选择。过程关键点坐标系(1)。机床坐标系和坐标轴的命名：1。用于描述和确定机床的运动和工件在机床上的位置。2.理论上，它可以被随机定义。3.国际标准化组织对数控机床坐标轴的名称和运动方向做出了统一规定。8.选择。过程关键点坐标系(2)。工件坐标系：1。定义工件的形状和刀具相对于工件2的运动。将其固定到工件3上。右手笛卡尔坐标系4。任意原点便于描述工件几何形状。9、选择、过程关键点-坐标系(3)，局部坐标系：1。用于在多坐标三维表面处理过程中确定刀具相对于零件表面的姿态的坐标系2。坐标原点是刀具和零件表面之间的接触点，工件坐标系和局部坐标系，10、选择、加工关键点-机床类型及其加工特点(1)、刀具摆动类型：1。两个旋转轴都作用在工具2上。固定轴，可移动轴3。摆动机构结构复杂，一般刚性差，但运动灵活。选择、工艺要点机床类型及其工艺特点(2)。桌子摇摆/摇摆类型：1。两个旋转轴都作用在工件2上。固定和移动轴结构，但其移动轴靠近工件。3.旋转/摆动工作台的刚度容易保证，加工范围广，易于实现。(1)工具和工件各自具有旋转运动2)两个旋转轴在空间方向上固定3)上述两种类型的机床之间的特征。旋转/摆动式刀具和工作台：13，选择，工艺点-刀具类型和工艺特征，(a)平端铣刀，(b)端铣刀，(c)球头铣刀，(e)鼓形刀具，(f)锥形刀具铣削普通刀具，14，选择，工艺点-加工行距和步长的选择(1)，影响行距的因素和优化措施：1。工具形状和尺寸2。零件表面几何形状和安装方向3。进给方向4。允许表面剩余高度要求15。选择、工艺要点-加工行距和步长的选择(2)、刀具参数、安装方向和进给方向对行距的影响、16。选择，工艺要点-加工行距和步长的选择(3)，行距的影响规则：1。在球头铣刀加工过程中，零件形状、安装方向和进给方向的变化对进给排距影响很小。2.在平底刀加工过程中，排距对零件形状、安装方向和进给方向的变化非常敏感。3.圆刀的影响规律在平底刀和球头立铣刀之间。4.鼓形刀加工时，排距对零件形状、安装方向和进给方向的变化也很敏感，但在平底刀和环形刀加工时，排距规律相反。17、选择工艺要点选择加工线间距和步长(4)，优化措施：1。刀具的合理选择。合理选择工件安装方向3。合理选择进给方向18、选择、工艺要点-进给路径选择原则、曲面加工进给路径、19、选择、工艺要点-加工刀轴控制方式选择原则、常用刀轴控制方法：1。垂直于表面2。平行于表面3。相对于表面，相对于刀具轴线控制的表面，20，选择，工艺要点-切割条件的确定和优化(1)，切割深度：1。主要受机床、工件和刀具刚度的限制，在刚度允许的情况下，切削深度应尽可能增加，以减少道次，提高加工效率。2.对于精度和表面粗糙度要求高的零件，应预留足够的加工余量。21，选择，工艺要点-切削条件的确定和优化(2)，主轴速度：根据允许的切削速度v和刀具直径d选择：其中切削速度v受刀具耐用性的限制。22、选择、工艺要点-切削条件的确定和优化(3)、进给速度：根据零件的加工精度和表面粗糙度的要求，选择刀具和工件材料。23、选择、工艺要点-切削条件的确定及其优化(4)、选择进给速度时需要注意的一些特殊条件：1。加工圆弧段时，切削点的实际进给速度不等于编程值。2.加工复杂形状零件时，特别是多坐标加工，如果进给速度不变，材料去除率经常波动，可能超过刀具容量的极限，机床各运动轴的速度和加速度也可能超过允许范围。3.为了实现进给速度的自动生成，必须根据工件和刀具的几何信息计算刀具沿轨迹运动时的瞬时材料去除率。24.选择、过程关键点其他过程问题(1)。加工程序的划分：1。工具的集中分类方法2。粗加工和精加工分类方法3。根据加工零件的分类方法，25。选择、过程要点-其他过程问题(2)。工件夹紧方法的确定：1。尝试使用组合夹具2。零件定位和夹紧零件应考虑不妨碍各种零件的加工、工具更换和重要零件的测量。3.夹紧力应靠近主支撑点或在支撑点形成的三角形内，并应靠近切割部分，作用在刚性较好的地方，以减少零件的变形。4.零件的夹紧和定位应考虑重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同批次零件的加工一致性。26，选择，工艺点-其他工艺问题(3)，刀具设定点和刀具更换点的确定：1。对刀点的选择原则是：易于确定工件坐标系和机床坐标系的相互位置，易于对准，加工时易于检查，加工误差小。2.刀具设定点可以设置在工件、夹具或机床上，但它必须与工件的定位基准(相当于工件坐标系)有已知且准确的关系。3.对刀时，使刀尖直接或间接与刀位点重合。4.“换刀点”应根据工艺内容安排。27，选择，过程要素-其他过程问题(4)，编程错误及其控制：1。几何建模错误2。近似误差3。舍入误差28。选择。第二节。5轴加工刀轨生成技术，2.1刀轨数据及其计算2.2刀轨步长确定2.3刀轨间距确定2.4干涉检测与处理，29、选择、刀轨数据及其计算(1)、5轴加工刀轨计算、为切削点矢量，则切削点的位矢量和刀轴的单位矢量分别为：30、选择、刀位数据及其计算(2)，特殊情况下刀位的计算表达式为：1。垂直于表面2.步长估计的常用方法是用圆弧弦近似理论刀具轨迹和刀具接触点轨迹，加工误差和进给步长由弦拱高度误差近似确定。(1)参数线法：利用待加工表面的参数线作为刀具接触点轨迹生成刀具轨迹，算法简单，计算量小，适用于表面参数线均匀分布的情况。在切削过程中，刀具和待加工表面之间的接触点(CC点)总是被约束在另一组表面中，即一组约束表面和待加工表面的交线被用作刀具接触点路径来生成刀具路径。生成的刀具接触点轨迹分布均匀，适用于参数线分布不均匀的曲面加工、型腔加工和复杂组合曲面加工。该算法复杂，需要大量计算。36，选择，切割线间距的确定-方法介绍(3)，2。CC路径剖面线方法(2):通过CC路径剖面线方法生成刀具路径的示例，37，选择，切割线间距的确定-方法介绍(4)，3。CL路径剖面线法(1):将一组约束曲面与加工曲面的刀具偏置曲面的交线作为刀具路径实现算法，有两种：直接构造零件曲面的刀具偏置曲面，计算约束曲面与偏置曲面的交线；通过迭代等措施，可以在约束面上直接找到一系列与加工面相切的刀位点，特别适用于加工有边界约束的曲面底腔和复杂组合曲面的连续加工。38，选择，切割线间距的确定-方法简介(5)，3。CL路径剖面线方法(2):通过CL路径剖面线方法生成刀具路径的示例，39，选择，切割线间距的确定-方法简介(6)，4。导向面法(1):引入导向面来约束切削过程，使得刀具在切削过程中始终与加工面(零件面)和导向面相切。典型的是APT的刀具轨迹生成算法有大量的数值迭代计算，并且存在迭代是否收敛的稳定性问题。通常，它主要用于清除组合曲面交线的根。40、馈线间距的选择、确定-方法简介(7)、4。导向面方法(2):导向面方法生成刀具路径，41，选择，干涉检测和加工-干涉生成(1)，端铣过程中的刀具干涉：刀具头部干涉，刀具头部干涉，刀具柄干涉，42，选择，干涉检测和加工-干涉生成(2)，侧铣过程中的刀具干涉：刀具柄干涉，刀具头部干涉，43，选择，干涉检测和加工-干涉检测，1。围绕工件坐标系的两个坐标轴旋转三角形的三个顶点和刀具位置，使旋转的刀具轴矢量平行于坐标轴2。随后的详细干扰检测算法将完全符合三坐标处理。44，选择，干涉检测和加工-干涉避免方法(1)，端铣刀干涉避免：(a)轴向移动方法(b)轴向摆动方法刀头干涉避免，轴向摆动方法刀头干涉避免，45，选择，干涉检测和加工-干涉避免方法(2)，侧铣刀干涉避免：轴向平移方法刀头干涉避免，46，选择，干涉检测和加工-干涉避免方法(3)，5轴加工的干涉检测和加工流程，47，选择，第3节。5轴联动加工编程的典型软件及特点，3.1NC刀轨生成方法的研发现状，3.2UG 5轴加工刀轨控制方法介绍，3.3Pro/E 5轴加工刀轨控制方法介绍，48、选型，数控刀轨生成方法的研发现状(1)，基于点、线、面、体特征的数控刀轨生成方法，49、数控刀轨生成方法的选择、研发现状(2)，固定刀轴平行于指定矢量，而可变刀轴可以在刀具沿刀具路径移动时连续改变方向。刀具轴矢量的定义和确定。刀具轴矢量定义为从刀具末端到刀具手柄的方向。刀具轴矢量的确定输入坐标值选择几何指定轴和零件表面之间的相对关系指定轴和驱动表面之间的相对关系。如果使用驱动曲面方法创建刀具轴路径，则必须首先确定加工侧矢量的方向，该方向应指向材料移除的方向。在投影图中的驱动曲面的边缘后，可以在零件的几何表面的边缘创建与零件的几何表面的边缘或接触点一致的零件。但是，不一致的边缘零件不能创建接触点。工具端位于零件的几何曲面边缘之外，并且工具不能位于零件的几何边缘上。此时，刀具将从它可以接触零件几何表面边缘的位置缩回、越过、进给并继续切削。55，选择，zm轴，指定刀具轴矢量沿MCS坐标系的zm轴的方向。56，选择，I，J，K，刀具轴矢量的方向通过输入I，J，K，57，选择，线端点-工具轴的值来确定，刀具轴矢量的方向通过参考直线和直线的端点来确定，58，选择，2点，刀具轴矢量的方向通过两点来确定，59，选择，工具轴-切线，将刀具轴矢量定义为曲线的切线，60，选择，球面坐标， 通过球面坐标61定义刀具轴矢量的方向，选择远离点，并通过指定焦点来定义可变刀具轴矢量。 它以指定的焦点为起点，指向由刀把形成的矢量作为可变刀轴矢量。注意：焦点必须位于刀具和零件几何图形之间所需接触面的另一侧。62，选择，向直线，使用指定的直线定义可变刀具轴矢量。定义的可变刀具轴向量跟随指定直线的全长，垂直于该直线，并从刀具手柄指向指定直线。注意：指定的直线必须位于工具和零件几何图形的所需接触面的同一侧。刀具轴线方向通过定义相对于矢量的导向角和倾斜角来确定，并且导向角定义刀具沿着刀具运动方向向前或向后倾斜的角度。当导向角为正时，刀具根据刀具轨迹的方向向前倾斜；当导向角度为负时，刀具会根据刀具路径的方向向后倾斜。倾斜：倾斜角定义刀具相对于刀具路径向外倾斜的角度。沿刀轨看，倾斜角为正，使刀具向刀轨右侧倾斜；倾斜角为负，使刀具向刀具路径的左侧倾斜。与导向角不同，倾斜角总是固定在一个方向上，不取决于刀具运动的方向。65，选择，法线开始，可变刀具轴矢量在每个接触点垂直于零件的几何表面。相对于零件几何曲面的法向矢量的可变刀具轴矢量通过指定导向角和倾斜角来定义。右图显示了导向角=20度，倾斜角=0度，67，选择，4轴旋转，通过指定旋转轴(即第四轴)及其旋转角度来定义刀具轴矢量。也就是说，刀具轴从零件的几何表面的法线方向投影到旋转轴的法线平面，