高速切削与五轴联动加工技术 课件 第8、9章　四轴联动加工实例；五轴联动加工实例

第八章四轴联动加工实例第八章四轴联动加工实例第一节空间凸轮加工实例

第二节柱面图案加工实例第一节空间凸轮加工实例一、空间凸轮加工工艺分析

如图8⁃1所示为空间凸轮零件的三维图。图8-1空间凸轮零件的三维图第一节空间凸轮加工实例1.零件特性分析

2.编程特点和难点分析

1)在零件中要做出凸轮槽中心轨迹线，这是编程的参考线。

2)CAM只需要做出一道程序，即以凸轮槽中心线做出程序，整个加工的完成利用数控系统的主程序和子程序的特性。

3)用不同的刀具实现粗、精加工,槽的侧面是工作面，要保证精度和光顺。

3.加工方案

1)ϕ19mm立铣刀沿凸轮槽的多轴曲线驱动加工，用主、子程序实现多道加工。

2)ϕ20mm立铣刀精加工。

二、利用UG软件生成加工程序第一节空间凸轮加工实例1.启动UG调入凸轮零件

2.新建一个圆柱体作为加工的部件图8-2新建一个圆柱体3.进入加工环境

4.确定加工坐标系和工件第一节空间凸轮加工实例图8-3确定加工坐标系第一节空间凸轮加工实例图8-5“工件几何体”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-5“工件几何体”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-6选择图形区ϕ76mm×350mm圆柱体为部件第一节空间凸轮加工实例图8-7“毛坯几何体”对话框5.创建刀具第一节空间凸轮加工实例6.创建可变轴轮廓铣操作图8-10“创建操作”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-9“MillingTool-5Parameters”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-10“创建操作”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-11“VARIABLCONTOUR”对话框7.设置驱动方法第一节空间凸轮加工实例图8-12“DriveMethod”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-13“曲线/点驱动方式”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-14“曲线/点选择”对话框及选择凸轮槽中心轨迹线作为驱动曲线第一节空间凸轮加工实例图8-16“点构造器”对话框第一节空间凸轮加工实例图8-18设置完成后的曲线驱动对话框第一节空间凸轮加工实例图8-18设置完成后的曲线驱动对话框第一节空间凸轮加工实例图8-18设置完成后的曲线驱动对话框8.刀具轴线控制设置第一节空间凸轮加工实例9.加工参数设置图8-20“进给和速度”中进给页面第一节空间凸轮加工实例图8-20“进给和速度”中进给页面10.产生刀具路径第一节空间凸轮加工实例图8-21可变轴曲面轮廓铣生成的刀具路径11.动态验证刀轨第一节空间凸轮加工实例图8-22仿真结果12.后处理生成NC加工程序第一节空间凸轮加工实例图8-23刀具路径D2MILL经后处理器生成的NC程序13.整个加工程序第一节空间凸轮加工实例(1)粗加工程序由后处理器生成的沿凸轮槽中心轨迹线加工的程序是一道精加工程序，起点为X=210，Y=0，刀具直接下到槽底Z=38，第四轴的角度为A=0，刀具沿槽中心轨迹加工后又回到起点，即终点和起点重合。

(2)ϕ20mm立铣刀精加工程序

(3)ϕ19mm钻头钻孔程序

三、空间凸轮实际加工过程

1.毛坯准备

2.刀具准备

3.装夹工件到机床

4.建立工件坐标系

5.加工第二节柱面图案加工实例一、柱面图案加工工艺分析

如图8⁃24所示为梅花滚筒零件的三维图。图8-24梅花滚筒零件的三维图第二节柱面图案加工实例1.零件特性分析

2.编程特点和难点分析

1)UG开粗时梅花图案的侧面和底面无法加工到。

2)梅花图案的侧面加工没有参考的几何要素，需要用户做出必要的参考几何要素。

3)用不同的刀具实现粗、精加工。

3.加工方案

1)用ϕ8mm球头刀开粗。

2)用ϕ6mm立铣刀精加工梅花图案的底面和侧面。

二、利用UG软件生成加工程序

1.启动UG调入梅花滚筒零件

2.建立毛坯体和加工参考几何第二节柱面图案加工实例(1)新建毛坯体以坐标原点为圆柱的基点，X轴向为圆柱的轴线方向，建立一个直径为100mm，高为150mm的新的圆柱体，作为后面加工用的毛坯部件，如图8-25所示。图8-25新建的毛坯圆柱体(零件被隐藏)第二节柱面图案加工实例图8-26向内偏置1mm曲线选择的曲面和曲线(2)新建偏置曲线单击在曲面上偏置按钮，第二节柱面图案加工实例系统弹出“OffsetinFace”对话框，在该对话框中单击增加/去除面按钮，选择圆柱体的外表面为偏置面，如图8-26所示，单击偏置曲线按钮，选择梅花图案的上轮廓边为偏置曲线，在“Section1Offset1”文本框中输入1，偏置方向为向内，单击“确定”按钮，系统就会生成一个沿圆柱面向内偏置1mm的梅花曲线，如图8-27所示。图8-27沿柱面向内偏置1mm的梅花曲线第二节柱面图案加工实例图8-28沿柱面向内偏置3mm的梅花曲线(3)新建零件参考圆柱体第二节柱面图案加工实例图8-29新建的零件参考圆柱3.进入加工环境

4.确定加工坐标系、工件和安全平面第二节柱面图案加工实例图8-30确定加工坐标系第二节柱面图案加工实例图8-32“平面构造器”对话框第二节柱面图案加工实例图8-32“平面构造器”对话框第二节柱面图案加工实例图8-33MILGEOM对话框5.创建永久边界第二节柱面图案加工实例图8-34选择图形区梅花滚筒为Part6.创建刀具第二节柱面图案加工实例(1)ϕ8mm球头刀图8-35毛坯体的选择第二节柱面图案加工实例图8-37“创建边界B1”对话框第二节柱面图案加工实例图8-37“创建边界B1”对话框第二节柱面图案加工实例图8-38“平面”设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-39选择偏置了1mm的那条偏置线作为永久边界第二节柱面图案加工实例图8-40由偏置1mm的梅花曲线生成的B1永久边界第二节柱面图案加工实例图8-41“创建刀具”对话框(2)ϕ6mm立铣刀刀具参数设置如图8-43所示。第二节柱面图案加工实例7.创建程序组

8.创建新的工件图8-43ϕ6mm立铣刀参数设置第二节柱面图案加工实例图8-43ϕ6mm立铣刀参数设置第二节柱面图案加工实例图8-45生成的程序组第二节柱面图案加工实例图8-47工件设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-47工件设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-47工件设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-48新工件“WORKPIECBC”中的零件9.创建型腔铣刀具路径第二节柱面图案加工实例图8-50“创建操作”对话框第二节柱面图案加工实例图8-50“创建操作”对话框第二节柱面图案加工实例图8-51“CAVITMILL”对话框10.整个梅花滚筒粗加工刀具路径的生成第二节柱面图案加工实例图8-52型腔铣生成的刀具路径第二节柱面图案加工实例图8-54“变换”对话框第二节柱面图案加工实例图8-54“变换”对话框第二节柱面图案加工实例图8-55选择增量后弹出的变换设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-57变换操作结果确认对话框第二节柱面图案加工实例图8-57变换操作结果确认对话框第二节柱面图案加工实例图8-58左边的刀具路径平移到右边的结果第二节柱面图案加工实例图8-60角度设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-60角度设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-61复制数设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-62复制操作的结果(零件转了个角度，Z轴指向屏幕内)第二节柱面图案加工实例图8-63复制的刀具路径11.创建可变轴轮廓铣(边界驱动)刀具路径第二节柱面图案加工实例图8-65“边界驱动方式”对话框第二节柱面图案加工实例图8-65“边界驱动方式”对话框第二节柱面图案加工实例图8-66由永久边界B1为驱动生成的刀具路径12.创建可变轴轮廓铣(曲线驱动)刀具路径第二节柱面图案加工实例图8-67“创建操作”对话框第二节柱面图案加工实例图8-68“曲线/点驱动方式”设置对话框第二节柱面图案加工实例图8-69由偏置3mm曲线为驱动生成的刀具路径13.整个梅花滚筒精加工刀具路径的生成第二节柱面图案加工实例图8-70平移复制的边界驱动和曲线驱动的刀具路径第二节柱面图案加工实例图8-71直线选择方式对话框第二节柱面图案加工实例图8-73变换类型选择对话框第二节柱面图案加工实例图8-73变换类型选择对话框第二节柱面图案加工实例图8-74复制操作的结果(零件转了个角度，Z轴指向屏幕内)第二节柱面图案加工实例图8-75复制的刀具路径14.后处理生成NC加工程序第二节柱面图案加工实例三、柱面图案实际加工过程

1.毛坯准备

2.刀具准备

3.装夹工件到机床

4.加工第九章五轴联动加工实例第九章五轴联动加工实例第一节多面体加工实例

第二节球面刻字加工实例

第三节叶轮加工实例第一节多面体加工实例一、多面体零件加工工艺分析

多面体零件如图9⁃1所示。图9-1多面体零件图第一节多面体加工实例表9-1多面体零件加工工步安排二、利用UG软件生成加工程序第一节多面体加工实例图9-2进入加工模块1.设定加工几何体第一节多面体加工实例图9-3操作导航器第一节多面体加工实例图9-4几何视图第一节多面体加工实例图9-5加工坐标系设定2.设定加工刀具第一节多面体加工实例图9-6工件几何体设定第一节多面体加工实例图9-7机床刀具视图第一节多面体加工实例图9-8插入刀具第一节多面体加工实例图9-9创建刀具组第一节多面体加工实例图9-10刀具参数设定第一节多面体加工实例图9-11插入刀具后的机床刀具视图3.设定加工方法第一节多面体加工实例图9-12加工方法视图第一节多面体加工实例图9-13加工方法参数设定第一节多面体加工实例图9-14“进给和速度”对话框4.创建加工操作并产生加工刀具路径第一节多面体加工实例(1)粗加工按照工步安排，粗加工只有一步：对所有区域进行Z轴层粗铣。

1)插入操作。图9-15程序顺序视图第一节多面体加工实例图9-16插入操作第一节多面体加工实例图9-17“创建操作”对话框2)设定参数。第一节多面体加工实例图9-18粗加工的主要参数第一节多面体加工实例图9-19粗加工的其他参数第一节多面体加工实例图9-20“切削层”对话框第一节多面体加工实例图9-21捕捉底平面边角点第一节多面体加工实例图9-22更改后的切削层第一节多面体加工实例图9-23“进刀/退刀”对话框第一节多面体加工实例图9-24“自动进刀/退刀”对话框第一节多面体加工实例图9-25“避让几何”对话框第一节多面体加工实例图9-26“安全平面”对话框第一节多面体加工实例图9-27“平面构造器”对话框第一节多面体加工实例图9-28“进给和速度”对话框第一节多面体加工实例图9-29切削参数——策略第一节多面体加工实例图9-30切削参数——余量第一节多面体加工实例图9-31切削参数——连接第一节多面体加工实例图9-32切削参数——包容第一节多面体加工实例图9-33切削参数——更多3)生成加工刀具路径并验证。第一节多面体加工实例图9-34生成刀具路径第一节多面体加工实例图9-35刀具路径计算进行中第一节多面体加工实例图9-37“可视化刀具轨迹”对话框(2)半精加工按照加工工步安排，半精加工也只有一步，第一节多面体加工实例即对所有区域进行Z轴层等高精加工。图9-37“可视化刀具轨迹”对话框第一节多面体加工实例图9-37“可视化刀具轨迹”对话框第一节多面体加工实例图9-38粗加工模拟结果第一节多面体加工实例图9-39半精加工切削区域第一节多面体加工实例图9-40半精加工主要参数第一节多面体加工实例图9-41半精加工切削参数第一节多面体加工实例图9-42半精加工模拟结果(3)精加工由于精加工的步骤较多，这里按加工次序分步说明。第一节多面体加工实例1)底部区域的等高精加工。图9-43拖放法改变操作的加工方法2)多面体第一层平面精加工。第一节多面体加工实例图9-44底部精加工切削区域第一节多面体加工实例图9-45创建多轴加工的定轴曲面铣第一节多面体加工实例图9-46区域铣削驱动方式参数第一节多面体加工实例图9-47选择第一层平面中的一个面第一节多面体加工实例图9-48矢量构成器第一节多面体加工实例图9-49捕捉要加工面的法向矢量第一节多面体加工实例图9-50定轴曲面铣参数主界面第一节多面体加工实例图9-51切削参数设定第一节多面体加工实例图9-52非切削参数——进刀/退刀设定第一节多面体加工实例图9-53非切削参数——逼近第一节多面体加工实例图9-54安全几何体第一节多面体加工实例图9-55创建球形安全几何体第一节多面体加工实例图9-56选择零件底面上的圆心点第一节多面体加工实例图9-57一个平面的精加工刀具路径3)多面体其他层平面精加工。第一节多面体加工实例图9-58刀具路径的变换第一节多面体加工实例图9-59CAM变换类型选择第一节多面体加工实例图9-60旋转复制出的刀具路径5.后处理生成加工程序第一节多面体加工实例图9-61重新编排后的程序顺序视图第一节多面体加工实例图9-62后处理三、多面体零件实际加工过程第一节多面体加工实例1.加工前的准备工作

2.装夹工件和对刀3.加工图9-63装夹好工件的机床示意图第二节球面刻字加工实例一、球面刻字加工工艺分析

首先分析完成这个加工任务需要哪几个步骤。图9-64第一次粗加工后效果第二节球面刻字加工实例图9-65第二次粗加工后效果第二节球面刻字加工实例图9-66球面精加工后效果第二节球面刻字加工实例图9-67球面刻字后效果二、利用UG软件生成加工程序第二节球面刻字加工实例表9-2球面刻字加工工步安排1.准备加工需要的驱动第二节球面刻字加工实例(1)构造球面精加工的驱动曲面将第二层图层设定为工作层，把要加工的球面造型复制一个副本至图层第二层，这个实体被YZ平面和ZX平面分割成四瓣，其又被通过球心并与Z轴垂直的平面分为共八个实体(图9-68)；将XY平面第一、第二、第四象限的实体删除，只留下第三象限部分，再提取如图9-69所示的两条边缘曲线；如图9-70所示，将底座部分的上表面向上偏置3.1mm；过提取出的四分之一圆弧形边缘曲线的下端点做一条平行于Z轴的直线(图9-71)。图9-68实体被分割为8块第二节球面刻字加工实例图9-69提取所需的边缘曲线第二节球面刻字加工实例图9-70偏置面第二节球面刻字加工实例图9-71作直线(2)刻字的驱动将要刻的字放在球面上。第二节球面刻字加工实例图9-72合并曲线为样条曲线第二节球面刻字加工实例图9-73构造旋转曲面第二节球面刻字加工实例图9-74分割曲面第二节球面刻字加工实例图9-75留下驱动曲面第二节球面刻字加工实例图9-76基线第二节球面刻字加工实例图9-77插入文字第二节球面刻字加工实例图9-78调整好文字第二节球面刻字加工实例图9-79将基线隐藏2.设定加工几何体第二节球面刻字加工实例(1)球面粗、精加工的几何体切换到加工模块，打开操作导航器的几何体视图，将“WORKPIECE”更名为“WORKPIECE1”，“WORKPIECE1”的部件选择要加工的球体，毛坯选择自动块，“ZM＋”处设为5(图9-80)。

(2)刻字加工的几何体我们并没有做出刻上字以后的图形，只是把要刻的字放置在球面上。图9-80自动块毛坯第二节球面刻字加工实例图9-81球面偏置后的效果3.设定加工刀具第二节球面刻字加工实例图9-82刀具参数4.设定加工方法第二节球面刻字加工实例图9-83粗加工参数第二节球面刻字加工实例图9-84精加工参数5.创建加工操作并产生加工刀具路径第二节球面刻字加工实例(1)球面粗加工选择“mill—contour”类型的子类型“CAVITY—MILL”，创建一个层铣操作，命名为“CAVITY—MILL1”。图9-85粗加工切削层设定第二节球面刻字加工实例图9-86粗加工安全平面设定第二节球面刻字加工实例图9-87球面粗加工刀具路径(2)球面精加工如图9-88所示，选择类型“mill—multi-axis”，第二节球面刻字加工实例子类型“VC—SURF—REG—ZZ—LEAD—LAG”，使用几何体“WORKPIECE1”，使用刀具“D6R3”，使用方法“MILL—FINISH”，单击“确定”创建操作。图9-88创建球面精加工操作第二节球面刻字加工实例图9-89切削方向和材料方向第二节球面刻字加工实例图9-90球面精加工驱动参数第二节球面刻字加工实例图9-91进刀参数第二节球面刻字加工实例图9-92球面精加工刀具路径第二节球面刻字加工实例图9-93创建刻字操作(3)球面刻字创建一个程序组“PROGRAM—1”，第二节球面刻字加工实例如图9-93所示，选择类型“mill—multi-axis”，子类型“VARIABLE—CONTOUR”，使用几何体“WORKPIECE2”，使用刀具“D0.2R0B15”，使用方法“MILL—FINISH”，程序“PROGRAM—1”，名称为“KZ1”，单击“确定”创建操作。图9-94选择驱动边界第二节球面刻字加工实例图9-95边界驱动参数6.后处理第二节球面刻字加工实例图9-96第一个字的雕刻刀具路径第二节球面刻字加工实例图9-97所有字的雕刻刀具路径第二节球面刻字加工实例图9-98操作顺序三、球面刻字实际加工过程第二节球面刻字加工实例这个任务的加工过程中的具体操作，和第一节中多面体加工的实际加工步骤是一致的，大同小异，因此，这里不再赘述，只作简要说明。

1.加工前的准备工作

2.装夹工件和对刀

3.加工第三节叶轮加工实例图9-99叶轮示意图第三节叶轮加工实例图9-100层和组合示意图一、叶轮各部分曲面分层放置第三节叶轮加工实例在左边树状结构打开“层和组合”，如图9⁃100所示。

1)在“套”层设置如图9-101所示的曲面。图9-101套曲面第三节叶轮加工实例2)在“左叶片”层设置如图9-102所示叶片，即