多轴铣制造技术

1、多轴铣制造技术第1页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二课程综述课程描述 本课程主要介绍怎么使用UG的加工模块来建立4轴和5轴的铣削加工刀轨。通过学习本课程，将学习到专用于多轴加工的变轴轮廓铣和顺序铣，同时学习变轴轮廓铣和顺序铣中刀具轴变化的各种控制方式。目的学习完本课程后，你将具有以下能力：正确选择变轴轮廓铣和顺序铣加工类型正确选择在多轴加工中的刀具轴控制方式掌握更好的通用加工技巧具有更好的UG多轴加工编程技巧第2页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍目的 本课主要介绍利用4轴和5轴加工原理来加工零件的方法。目标 通过本课的

2、学习，你可以掌握以下内容：创建4轴定位和轮廓铣的刀轨为多轴加工建立合适的加工坐标系第3页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍多轴加工的基本概念 大多数的NC/CNC编程人员认为多轴加工事实上可以看作平面或固定轴加工。在有些加工情况下，主轴并不同于标准加工刀具的Z轴方向。如果掌握了多轴加工的基本概念，这种加工模式的编程是相当简单的。需要注意的一些概念：UG总要求有刀具轴，没有特殊设定，系统默认为MCS的Z轴（0，0，1）刀具轴不是（0，0，1）的固定轴加工需要设定刀具轴的适当方向UG中的绝大多数多轴加工的刀具轴不是（0，0，1）多轴加工过程中，要确

3、保刀具轴的适当设置方向旋转运动，工作台转到新位置之前，要检查刀具的位置以保证零件或夹具的安全操作结束后，建议把刀具轴设回（0，0，1）第4页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍练习 ：不同于（0，0，1）方向刀具轴的加工操作 打开已有的文件mam_collar_mfg.prt 第5页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍角度面的加工第6页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍选择基准面通过观察刀轨的形成及动画操作第7页，共64页，2022年，5月20日，2

4、3点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍为旋转轴定义旋转中心有两种定义方法：将加工坐标系（MCS)设在旋转轴的中心 优点：使用和配置十分简单 为NC/CNC编程人员减轻工作量 缺点：程序输出和零件尺寸的打印输出不匹配 夹具的调整可能要求某些程序的重新编制将MCS设定为一个几何体组，包括主坐标和局部坐标 优点：程序输出与零件的打印相符 夹具的调整可以通过主坐标和局部坐标来解决 缺点：编程人员要充分掌握主坐标和局部坐标的使用 加工的操作相对复杂 加工刀具的后置处理必须保证获得正确的输出 第8页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第一课 4轴和5轴加工的介绍小结 有些加工的

5、主轴方向不同于加工刀具的Z轴方向，这种情况下，刀具轴和加工坐标系（MCS）的设置是十分重要的。 在本课中，主要讲到了以下内容:不同于（0，0，1）刀具轴的平面加工方法多轴加工中将MCS设在旋转轴心加工过程中为了解决夹具冲突等问题将MCS移动到合适的位置 第9页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣目的 顺序铣操作可以通过一个表面到另一个表面的连续铣削曲加工零件轮廓，这一系列铣削运动称为子操作，这些子操作允许对刀具的运动进行灵活的控制。目标 通过本课的学习，可以掌握以下内容：运用顺序铣操作创建变轴刀轨路径运用顺序铣操作创建粗加工和精加工程序第10页，共64页，20

6、22年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣概论顺序铣可以用于固定轴轮廓铣，也可以用于可变轴曲面轮廓铣，可以在3、4或5轴机床上精加工零件。顺序铣操作可以运用“线性”刀具运动来完成零件边沿的精加工。可以用顺序铣来定义加工区域。顺序铣可以提供一些特殊的刀具轴的控制方式，还可辨别多个检查面。一些术语（1）零件面、驱动面和检查面 零件面：控制刀具底部 驱动面：控制刀具侧刃 检查面：控制刀具停止位置第11页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣（2）停止位置 在指定零件几何体、驱动几何体和检查几何体之前，必须指明刀具相对于所指定几何体的停止位置。有4种选择：N

7、ear Side 当前位置相对于几何体最近侧时的停止位置Far Side 当前位置相对于几何体最远侧时的停止位置On 刀具中心轴到达几何体时的停止位置DsCs Tangency和PsCs Tangency 刀具在驱动面（或零件面）和检查面相切的位置时停止（3）参考点（Reference Point）和近侧（Near Side）/远侧（Far Side) 参考点位置是用来建立零件几何的方向 指定参考点就可以确定刀具的起始位置 参考点 第12页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣顺序铣对话框 控制表面内、 外公差和刀具轴公差 控制保留在驱动面和 零件面剩余材料的数

8、量 控制避让几何体、显示、 后置命令和更换选项 生成多轴输出和刀轨动作 第13页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣第14页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣进刀运动对话框 插入或修改子操作 子操作列表 改变进刀运动的进给速度 相对刀具位置 指定几何体 指定新的刀具轴 在当前位置显示刀具 第15页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣连续进刀运动对话框 指定刀具的方向 必须指定 检查面的数目 第16页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣点到点运动 指定进给率

9、刀具定义移动到下 退刀类型 一个位置的路径退刀运动第17页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣定义检查面在创建一个连续刀轨运动子操作时，必须定义一个或多个检查面。第18页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣多个检查面有多个检查面，刀具将在第一个可能的位置停下。每个连续刀轨运动子操作中，最多可定义5个检查面。第19页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣练习2-1：顺序铣操作打开已有文件mam_box_mfg.prt 形成的刀轨第20页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课

10、 顺序铣练习22 多底面顺序铣打开文件mam_sq_3.prt Reply DOME操作创建顺序铣操作第21页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二指定进刀运动第二课 顺序铣第22页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣指定连续刀轨运动第23页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣指定连续刀轨运动第24页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣练习23 非实体几何对象的顺序铣打开mam_wireframe_mfg.prt第25页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二

11、第二课 顺序铣标准循环和嵌套循环 循环功能在所有的运动对话框（进刀、退刀、连续刀轨或点到点）中都会有，单击Option键就会出现。循环控制的对话框第26页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣嵌套循环指在同一个或下一个子操作中的驱动面循环和零件面循环。嵌套状态选项（Nesting Status)功能只能在Ds（驱动面）和Ps（零件面）的参数全部定义好后才起作用。第27页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣练习24 循环操作打开mam_sq_3_loop.prt第28页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课

12、 顺序铣刀轴控制在顺序铣里，必须先指定刀具轴为3轴、4轴或5轴。3轴指定刀具轴为ZM轴或沿一个固定矢量。4轴指定刀具轴垂直一个固定矢量。第29页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣5轴可以使刀轴按以下的方式进行控制第30页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣Normal to PS(DS) Parallel to PS(DS) At Angle to PS(DS) Thru Fixed PtTangent to PS(DS)第31页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣Fun第32页，共64页，

13、2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣其它顺序铣选项刀轨生成（Path Generation)和多轴输出（Multiaxis Output)多轴输出只有在4轴或5轴上才会用到。默认为“on”全程替代几何体（Replace Geometry Globally)第33页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣其它选项（Other Options)Custom Surface Tolerances:指定内外公差值。只有在进刀或连续刀轨运动时被激活。Custom Tool Axis Tolerance:指定刀轴公差Custom Corner Contr

14、ol:指定拐角处刀具的进给速度、减速和圆角半径。Maximum Step:刀具每步移动的最大长度。Maximum Points:最多的点数。Output CL Points:暂时延缓输出点到刀位源文件中。Automatic Redefinition:在刀具的最终位置自动建立一个检查平面。第34页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣Automatic Reposition:当起始位置超出了驱动面和零件面的公差时起作用。Display Options:设置刀具、模式和刀轨显示功能。Loop Control:为驱动几何体和零件几何体的清根指定循环规则。顺序铣的技巧

15、顺序铣中的大部分错误信息是由于刀具超出了几何体的公差。以下有些避免这些问题的方法。进刀运动参考点的选择最好接近起始几何体若刀轴运动为Fan，最好用Tangent to Drive的方法当刀具正确地运动到多于一个位置或没有接近曲面时，用进刀几何体对话框中的Driection Move 选项注意Driection Move 中首先选择驱动，然后是零件，最后是一个或多个检查面第35页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣当刀具在曲面或搭接曲面上时，用进刀几何体对话框中的Side Indication选项连续刀轨运动若驱动面和零件面都比较平直，可以减少Maximum S

16、tep(在Other Options对话框中）若刀轴运动为Fan，可以减少Maximum Step(在Other Options对话框中）若刀轴运动为Fan，可以限制刀轴在60度以内运动循环在进刀运动或点到点运动子操作中开始循环。连续刀轨运动子操作中开始循环会导致刀具超出公差。通常在退刀运动或点到点运动子操作中结束循环。如果不想让刀具在循环中退刀，可以在连续刀轨运动子操作中结束循环。刀具的位置和刀轴的方向应与循环开始时相同。第36页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣在给检查几何体增加余量时应小心。在循环中，可以选择None使检查面不作为下一步的驱动面或零件面

17、。 给检查几何体增加余量第37页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第二课 顺序铣小结 顺序铣操作允许刀具的完全控制，特别适用于一些复杂零件加工的完工部分，比如机身和医疗器械的加工方面。有经验的编程人员会使用顺序铣在多轴加工的应用中简化复杂刀轨的创建。 在顺序铣操作中，以下的功能经常使用：设置一个很精确的刀具轴。根据零件面、驱动面和检查面设置刀具的起始点和停止点。第38页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣目的 本课介绍可变轴轮廓铣的一些概念及特殊的刀轴控制方式和驱动方法。可变轴轮廓铣一般用于零件的精加工。目标通过本课的学习，可以

18、掌握：通过适当选择零件几何体的刀轴生成多轴加工的刀轨多轴加工的编程技巧第39页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣基本概念刀轨创建的两个步骤:(1)从驱动几何体上产生驱动点 (2)将驱动点沿投射方向投射到零件几何体上。驱动点可以从零件几何体的局部或整个零件几何体或与加工零件不相关的其它几何体上产生。刀轨输出时将刀具从驱动点沿投射方向移动，直到接触零件几何体。 投射驱动点第40页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣刀轨的精确性有多种选项以确保刀轨的精确性：用于停止刀具运动的检查几何体防止零件过切的过切检查多种

19、误差控制选项 刀轨不能在零件几何体的延长部分产生 可变轴曲面轮廓铣对话框第41页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣一些术语零件几何体（Part Geometry):用于加工的几何体。检查几何体（Check Geometry):用于停止刀具运动的几何体。驱动几何体（Drive Geometry):用于产生驱动点的几何体。驱动点（Drive Point）:从驱动几何体上产生的，将投射到零件几何体上的点。驱动方法（Drive Method):驱动点产生的方法。投射矢量（Project Vector):指引驱动点投射的方向，决定刀具接触零件的位置。投射矢量

20、不一定要与刀具轴方向共线。驱动方法曲线/点驱动方法通过选择曲线和点定义驱动几何体。可以利用显示驱动轨迹选项预览驱动点的位置。第42页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣边界驱动方法使用多个边界（Boundary）和环（Loop）来定义加工区域。使用永久边界、零件曲线或表面来产生驱动点，沿指定的投射矢量方向线性地投射到零件上。边界驱动方法更适合粗加工。第43页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣边界选项用于逐步定义边界，每个边界成员可以分别定义刀具位置为On、Tanto或Contact切削模式用于指定刀轨的形

21、状。第44页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣平行线切削模式径向切削模式同心圆切削模式第45页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣切削类型 用于定义刀具从一段刀轨到下一段刀轨的移动方式。切削模式中心 在使用同心圆切削模式、径向切削模式时用户自定义或系统自动计算出切削中心点。切削角度 使用平行线切削模式时定义刀轨旋转角度。行距定义连续切削的刀轨间的距离更多的驱动参数第46页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣螺旋驱动方法通过从一个指定的中心点向外作螺旋移动来得到驱

22、动点。行距：指定连续刀轨间的距离 有Constant、Tool Diameter和 最大螺旋半径选项。第47页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣曲面区域驱动方法用于在选择的驱动面上创建阵列分布的驱动点。适合加工非常复杂的曲面。提供了对刀具轴和投射矢量的附加控制。第48页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣刀轨驱动方法沿着刀位源文件产生驱动点，用于生成类似原刀位轨迹的方法。径向切削驱动方法第49页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣带宽用于在边界平面内定义加工区域

23、总带宽。切削类型有两种方式：双向往复和单向切削。第50页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣用户函数驱动方法采用用户利用开发工具User Function开发的特殊驱动方式来创建刀轨。CAM退出名字可以输入一个操作系统环境变量的名字。用户参数（User Parameters）存取一个用户出口，以对驱动轨迹交互地指定参数。第51页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣练习31 可变轴曲面轮廓铣选项打开mam_vx_0.prt Display contact points Generate刀轨 第52页，共64页

24、，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣刀具轴控制可以根据定义对刀具轴进行分类。定义刀具轴依赖于驱动方法。第53页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣点和线刀具轴用聚焦一个点或一条线的方法定义刀具轴。 第54页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣法向刀具轴 保持刀具轴在每个接触点上总是垂直于零件几何体、驱动几何体或旋转轴（4轴加工）。4轴类型选项用于为刀具轴定义一个旋转角。第55页，共64页，2022年，5月20日，23点19分，星期二第三课 可变轴曲面轮廓铣相对刀具轴 保持刀具轴在每个接触点上总是垂直于零件几何体、驱动几何体或者旋转轴（4轴加工），并且用于给刀具轴定义引导角和倾角。4轴旋转角总是在法向轴的同一侧倾斜，与刀