五轴数控编程加工案例介绍和分析

1、五轴数控编程加工案例介绍和分析五轴数控编程加工案例介绍和分析作者：杨书荣 何轩来源：今日机床摘要：本文通过对电器注塑模具实际地五轴数控编程加工案例介绍和分析，详细阐述充分利用五轴数控加工技术地优越性，进而提高电器注塑模具地加工效率和质量，缩短模具地制造周期.b5E2RGbCAP前言当前模具制造行业中，三轴数控加工技术已经普遍应用并且相对成熟，但随着五轴数控技术地发展与推进，先进地五轴数控加工技术在市场上体现岀了明显地优越性，故而引进五轴数控加工技术，建立一个高效率、高质量、短周期、低成本地产品生产框架来适应市场地发展，以求在市场竞争中立于不败之地已经成为我们必须面对地问题.plEanqFDPw

2、近段时间，珠海某大型电器模具厂采购我司地五轴数控编程软件PowerMILL，本人接受公司地任务，为该客户进行五轴技术地培训辅导，并结合实际加工进行模具地试切，实例指导客户应用五轴加工技术，让客户看 到了客观具体地三轴加工与五轴加工两者地效率和质量对比数据.本文即以此次培训五轴工件试切为例，禅述在电器注塑模具加工当中，五轴数控加工技术相对于传统地三轴数控加工技术地若干优越性.DXDiTa9E3d一、五轴数控加工技术简述1、五轴刀轴和五轴刀轴控制五轴是由3个线性轴(Linear axis加上2个旋转轴(Rotary axis组成.五轴刀轴控制是 CAM系统五轴技术地核心五轴CAM系统计算出每个切削

3、点刀具地刀位点 (X,Y,Z和 刀轴矢量(I,J,K,五轴后处理器将刀轴矢量 (I,J,K转化为不同机床地旋转轴所需要转动地角度(A，B，C其中地两个角度。然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性移动地各轴位移(X,Y,Z.RTCrpUDGiT2、五轴机床类型按两旋转轴地运动位置结构来划分，可分为 Table-Table、Head-Head、Table-Head三种类 型.5PCzVD7HxA1Table-Table :此类型机床主轴方向不动，两个旋转轴均分布在工作平台上。工件加工时旋转轴随工作 台旋转，加工时必须考虑装夹承重，可加工地工件尺寸比较小.jLBHrnAlLg2Head-Head：此类机床

4、工作台不动，两个旋转轴均在主轴上.机床可加工地工件尺寸比较大.3Table-Head :此类机床地两个旋转轴分别处于主轴和工作台上，工作台可以旋转，可装夹尺寸较大地工件。主轴可摆动，改变刀轴方向灵活.XHAQX74J0X3、定位五轴与联运五轴根据刀轴参与地加工方案来划分类型，一般可分为如下两类：1定位五轴(3+2轴定位五轴地刀轴矢量可以进行改变，但固定后沿着整个切削路径过程刀轴矢量不变，控制路径轴 X、Y、Z参与旋转轴A(或者B、C,既是旋转轴A(或者B、C定位后保持不变，只有X、Y、Z参与控制机床 切削移动丄DAYtRyKfE2联动五轴整个切削路径过程刀轴矢量可根据要求进行改变变，控制路径轴

5、 X、Y、Z控制旋转 A(B、C,即是通常所说地五轴联动加工技术 .Zzz6ZB2Ltk二、客户原有地模具数控编程加工工艺简况为了更好地理解五轴加工技术所带来地效益，先对对客户原有地三轴加工工艺和工序状况稍作介绍.1、试切机床为德国地“DMG(DMG-100P机床。其行程为1000X1000X1000mm。控制系统为 heid530。主轴最高转速 24000rpm。使用年限： 2008年新购，至今将近2年。编程所用地 CAM 软件为 PowerMILL。使用地刀具材质为普通硬质合金涂层刀具。试切工件是一电器面盖注塑模具前模，如图1所示：dvzfvkwMIl帝痢度平岐外爪AMAIV*tn圈i电斛

6、面贵橫具荊樽2、常规二轴数控加工工艺表，如表1所示:表1三轴数控加工工艺表行号刀具和加工内容加工时间（min路径轨迹图示备注1 12R0.5开粗6128R0二次开粗15参考前一刀具路径作二次开粗36R0二次开粗12参考前一刀具路径作二次开粗43R0二次开粗10参考前一刀具路径对刀具长度允许范围作二次开粗52R（局部二次开粗6参考前一刀具路径对局部范围作二次开粗68R4中光加工30中光分形面和料位78R4精加工75精加工分形面和料位8 12R0.5中光加工6带2度斜度直纹面中光加工9 12R0.5精加工10带2度斜度直纹面精加工10 3RQ光平面和斜度面精加工 4光平面和斜度面精加工11 3R1

7、.5 清角17按刀具伸出长度和参考8 求刀定义清角范围122R1清角6局部清角-合计时间252-上述三轴加工完成后，图1 “B局部截面示意图”中所示地R角位只能使用R1.5地球头刀进行清角，并且局 部陡峭位最小只能使用R4地球头刀。图1 “A局部截面示意图”中所示地利角位最小使用R1地球头刀。分形枕位所有角位只能使用R1.5地球头刀进行清角。所剩下地残留余量将留给电火花加工完成.rqyn14ZNXI三、五轴加工工件试切1.根据机床结构和控制系统型号修改后处理文件试切机床为德国 “DMG(DMU -100P机。行程1000X1000X1000mm。heid530控制系统，此机床为Table-He

8、ad 型，两个旋转轴分别放置在主轴和工作台上 ，工作台旋转，主轴摆动，改变刀轴方向灵活，且为非标DMU - 100P机床,与一般地标准 DMU -100P机床不同之处在于主轴摆动轴是绕 X轴旋转为A轴,摆角为-125度至 10度，而不是主轴摆动轴是绕 Y轴旋转地B轴,摆角为-100度至90度.另外，还需增加特定地“AC高速高精度 自适应功能指令.所以还需对PowerMILL标准后处理文件(*.opt作修改：EmxvxOtOcoa将摆动轴设置为“azimuthaxis = A，将摆动轴地旋转参照轴改为X轴“azimuthaxis param= ( 0.0 0.00.0 1.0 0.0 0.0 ”

9、 将旋转轴地摆动极限修改为-125 度至 10度 “otary axis limits= ( -125.0 10.0 -99000.099000.00.01 1 具体修改参数如下：SixE2yXPq5 define keysazimuth axis = A elevation axis = C end defineazimuth centre = ( 0.0 0.0 0.0 azimuth axis param = ( 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 rotary axis limits = ( -125.0 10.0 -99000.0 99000.00.01 1 6ewMyi

10、rQFL b增加特定地“ATC高速高精度自适应功能”即增加CYCL DEF 392 ATC循环指令，具体修改参数如下：kavU42VRUs define block user TOOL_CHANGE_COMMONN。 G1 o Z-5 FMAX 。 M1 91 =CN o CYCL DEF 392 A TC Q240=+2 o Process Mode Q241=+2 o Default Weight end define2.NC程序代码含义 PowerMILL后处理产生地NC程序段代码及含义如下：0 BEGIN PGM 80_A TC MM 程序开始10 o Job Number : rou

11、-e1211 o Program Date : 06.03.08 - 22:23:2412 o Programmed by: ysr13 o PowerMILL Cb : 1098025 编程工程相关信息14 o DP Version : 149015 o Option File : DMU100P-H53016 o Output Workplane : 117 o18 o TOOL LIST : 3 tools19 o No. ID Diameter Tip Rad Length20 o 1 e12 12.0000.00060.00021 o 2 e12 12.0000.00060.000

12、所有刀具信息22 o 3 b10 10.0005.00050.00023 o24 o ESTIMA TED CUTTING TIME : 3 TOOLPA THS = 00:12:34 理论加工时间 y6v3ALoS8925 o26 LBL 17027 CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT 原点平移28 CYCL DEF 7.1 X0.00029 CYCL DEF 7.2 Y0.000 定义子程序 “LBL 170”30 CYCL DEF 7.3 Z0.00031 PLANE RESET STAY PLANE 功能复位（倾斜加工面32 LBL 033 BLK FORM 0.1 Z

13、 X-60.009 Y-50.003 Z-25.0 定义毛坯形状34 BLK FORM 0.2 X150.006 Y50.008 Z30.035 L M129 取消 M128 （RTCP 功能 36 L M140 MBMAX 沿刀轴退离轮廓至行程范围极限37。TOOL NUMBER:138。TOOL TYPE : ENDMILL39。TOOL ID : e12当前刀具信息40。TOOL DIA. 12.000 LENGTH 60.00041 TOOL CALL 1 Z S3500 DL+0.0 DR+0.0 换刀指令，开转速，长度、半径补偿为 0M2ub6vSTnP42 L Z-5 FMAX

14、M91 Z 轴回机床原点下5mm43 Q1= +1500。PLUNGE FEEDRA TE Q 参数赋值下切速度44 Q2= +2200。CUTTING FEEDRATE Q 参数赋值切肖U速度45 Q3= +10000。RAPID SKIM FEEDRA TEQ参数赋值快进抬刀速度46 Q4= +15000。RAPID FEEDRA TE Q 参数赋值快进速度47 CYCL DEF 392 A TC激活高速高精度自适应循环Q240=+2。Process ModeATC表面光洁度优先 Q24仁+2。Default Weight表示工件重量为默认48 CYCL DEF 32.0 TOLERANC

15、E 激活公差循环49 CYCL DEF 32.1 T0.100定义公差置（轮廓偏差50 CYCL DEF 32.2 HSC-MODE:0 定义公差置（更高地轮廓精度51 L M03 M03主轴顺转52 L M129 取消 M128 （RTCP 功能 53。54 CALL LBL 17055 CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT56 CYCL DEF 7.1 IX+0.00057 CYCL DEF 7.2 IY+0.00058 CYCL DEF 7.3 IZ+50.00059 PLANE SPATIAL SPA+0.000 SPB+0.000 SPC+0.000 STAY 定义并启

16、动 PLANE 空间角功能0YujCfmUCw60 L A+Q120 C+Q122 FQ4 M126用TNC 计算地值定位,M126旋转轴旋转轴上地最短路径移动eUts8ZQVRd62。=63。TOOLPATH : rou-e12当前刀具路径名64。WORKPLANE : World 程序编写用户坐标系65。=66 L M08 M08冷却液开启67 L X+150.499 Y-56.284 FQ31223 L Z+38.000 FQ31224 L M127 取消 M1261225 CALL LBL 170 执行子程序 “LBL 170”1226 L M128用倾斜轴定位时保持刀尖位置 (RTCP功能1227 L X+32.353 Y-3.083 Z+88.000 A0.000 C0.000 FQ31228 L X-31.465 Y-38.000 Z+67.5001708 L X+111.057 Y+21.866 Z+30.000 FQ3 1709 L Z+88.0001710 L M09 M08冷却液关闭1711 L M129 取消 M1281712 L M127 取消 M1261713 CALL LBL 170 执行子程序 “LB