高速切削与五轴联动加工技术 课件 第9、10章　五轴联动加工实例；综合加工实例

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，即一个叶片组的左边的一个叶片。图9-102左叶片曲面3)在“右叶片”层设置如图9-103所示的叶片，即一个叶片组的右边的一个叶片。第三节叶轮加工实例图9-103右叶片曲面4)在“分流叶片”层设置如图9-104所示的叶片，即一个叶片组的中间的一个叶片。第三节叶轮加工实例图9-104分流叶片曲面5)在“轮毂”层设置如图9-105所示的曲面。第三节叶轮加工实例图9-105轮毂曲面6)其余的曲面放在“其他”层中。第三节叶轮加工实例图9-106右键单击弹出层菜单二、叶轮粗加工第三节叶轮加工实例1.创建刀具

2.建立毛坯

3.切入、切出和连接参数设置图9-107球头刀参数设置对话框第三节叶轮加工实例图9-108毛坯参数设置第三节叶轮加工实例图9-109“Z高度”选项卡中的参数设置第三节叶轮加工实例图9-110“切入”选项卡中的参数设置第三节叶轮加工实例图9-111“延伸”选项卡中的参数设置第三节叶轮加工实例图9-112“连接”选项卡中的参数设置4.叶轮粗加工参数设置第三节叶轮加工实例图9-113叶轮粗加工策略设定第三节叶轮加工实例图9-114叶轮粗加工参数设置第三节叶轮加工实例图9-115单个叶片组粗加工刀具路径第三节叶轮加工实例图9-116整个叶轮粗加工刀具路径三、叶轮精加工第三节叶轮加工实例1.【切入切出和连接】参数设置图9-117“切入”选项卡中的参数设置第三节叶轮加工实例图9-118“延伸”选项卡中的参数设置第三节叶轮加工实例图9-119“连接”选项卡中的参数设置2.叶片精加工第三节叶轮加工实例图9-120叶片精加工策略3.轮毂精加工第三节叶轮加工实例四、叶轮的实际加工过程

(其过程跟前面的实例类似，为了节省篇幅省略)图9-121“叶片精加工”对话框第三节叶轮加工实例图9-122叶片精加工刀具路径第三节叶轮加工实例图9-123“轮毂精加工”对话框第三节叶轮加工实例图9-124轮毂精加工刀具路径第十章综合加工实例第十章综合加工实例第一节维纳斯雕像加工实例

第二节老爷车模型加工实例第一节维纳斯雕像加工实例一、维纳斯雕像加工工艺分析

1.加工步骤图10-1维纳斯雕像模型图第一节维纳斯雕像加工实例2.加工参数

二、利用CAM软件生成加工程序

这个加工任务比较复杂，其复杂性最主要就体现在加工程序的编制上，因此应当首先明确在利用CAM软件生成加工程序这项工作中我们需要做什么，然后再一步步地实施。图10-2圆柱形工件毛坯图第一节维纳斯雕像加工实例1.设定刀具、加工方法和几何体表10-1维纳斯雕像加工工艺安排第一节维纳斯雕像加工实例表10-1维纳斯雕像加工工艺安排2.构造精加工的驱动曲面第一节维纳斯雕像加工实例图10-3分割造型(1)加工范围的要求驱动曲面覆盖的工件范围要恰好覆盖所有要第一节维纳斯雕像加工实例加工区域，不多也不少。

(2)驱动刀具轴线的要求首先必须使刀具轴线控制在机床能够实现的范围内；其次要使刀具轴线变化能适应加工需要，即能使工件上所有位置均能加工到且不会发生干涉；前面这两点是控制刀具轴线的基本要求，最后，也是更高的要求，即刀具轴线要连续均匀变化，不能有突变。

(3)加工刀轨的要求好的驱动产生的刀轨光顺平滑，间距均匀，这样才能保证切削强度的稳定，从而确保加工质量。图10-4作交叉线第一节维纳斯雕像加工实例图10-5作圆第一节维纳斯雕像加工实例图10-6桥接和打断曲线第一节维纳斯雕像加工实例图10-7构造出的驱动曲面3.创建加工操作第一节维纳斯雕像加工实例(1)粗加工部分粗加工采用定轴层铣，这种方法在前面的实例中已经详细介绍，这里不再详述。图10-8一次开粗刀具路径一第一节维纳斯雕像加工实例图10-9一次开粗刀具路径二第一节维纳斯雕像加工实例图10-10加工模拟时保存IPW第一节维纳斯雕像加工实例图10-11一次开粗模拟结果第一节维纳斯雕像加工实例图10-12一次开粗产生的IPW第一节维纳斯雕像加工实例图10-13二次开粗刀具路径(2)半精加工和精加工部分半精加工和精加工的方法是一样的，第一节维纳斯雕像加工实例只是加工参数、刀具、余量不同。图10-14二次开粗生成的IPW第一节维纳斯雕像加工实例图10-15材料方向和切削方向第一节维纳斯雕像加工实例图10-16驱动参数第一节维纳斯雕像加工实例图10-17精加工刀具路径第一节维纳斯雕像加工实例图10-18精加工刀具路径的模拟4.后处理第一节维纳斯雕像加工实例三、实际加工过程

1.准备工作图10-19毛坯料的形状第一节维纳斯雕像加工实例2.找正和固定工件

3.对刀

(1)校正摆头(B轴)原点将千分表吸到刀柄上，并能保证表随着刀柄在360°范围内自由转动时不受任何阻碍。图10-20找正工件示意图第一节维纳斯雕像加工实例图10-21校正摆头示意图第一节维纳斯雕像加工实例图10-22X轴、Y轴对刀方法示意图(2)找旋转工作台的旋转中心(对刀X轴、Y轴原点)如图10-22所示第一节维纳斯雕像加工实例，把表吸到刀柄上，并保证表和刀柄360度范围内自由转动时不受任何阻碍；调整机床X轴、Y轴、Z轴和千分表位置，使得千分表在随刀柄旋转一周时，表针基本能接触到旋转工作台的内孔壁；进一步调整X轴、Y轴的位置，直到千分表的读数在内壁任意位置基本相等；把此时X轴、Y轴的机床坐标设为加工原点。

(3)确定C轴原点因为此处的毛坯是圆柱形，是一个中心对称的，所以可以取C轴的任意一个位置作为做加工原点。

(4)Z轴原点五个轴的原点里，唯一一个要在工件装夹好之后再对刀的就是Z轴，这里Z轴加工原点取在工件毛坯的顶面上。

(5)对每把加工刀具的刀长将基准刀具的刀长补正值设为“H01”，半精加工的刀具为“H02”，精加工刀具为“H03”。

(6)测定摆长凡是带有摆头的五轴机床都需要测定摆长。第一节维纳斯雕像加工实例图10-23摆长测定示意图4.加工第二节老爷车模型加工实例一、老爷车模型加工工艺分析

1.加工步骤规划图10-24老爷车模型第二节老爷车模型加工实例图10-25转台和加工原点第二节老爷车模型加工实例图10-26分型面第二节老爷车模型加工实例图10-27毛坯底部两侧开槽第二节老爷车模型加工实例图10-28毛坯固定方法第二节老爷车模型加工实例图10-29车底加工的分区第二节老爷车模型加工实例图10-30第二次装夹的临时工装第二节老爷车模型加工实例图10-31车顶部分加工的保护曲面第二节老爷车模型加工实例图10-32车顶加工分区2.确定加工参数第二节老爷车模型加工实例表10-2车底部分加工步骤和参数第二节老爷车模型加工实例表10-3车顶部分加工步骤和参数二、利用CAM软件生成加工程序第二节老爷车模型加工实例使用UG软件生成加工刀具路径的具体步骤，在前面的实例中已经作较详细的介绍了，因此，本例将一些软件的具体操作步骤简化，只讲关键点和需要注意的地方。

1.车底部分的加工

(1)粗加工参照图10-33所示，选择粗加工的部件、毛坯和检查体。图10-33车底粗加工的部件、毛坯和