02第一章 多轴数控加工工艺分析2

多轴加工工艺分析

教

师：

[教师姓名]日

期：202X年X月01

工件自由度与六点定位原则02

不完全定位、

欠定位和过定位03

工件常见定位方式04

五轴机床夹具选用指南C

O

NT

E

N

T

S课程目录位置自由度工件可沿x、y、z轴自由移动，分别用、、表示，决定了工件在空间中的位置。角度自由度工件可绕x、y、z轴自由旋转，分别用、、表示，决定了工件在空间中的姿态。自由度组合工件的六个自由度Y 六点定位原则核心定义工件在空间直角坐标系中具有六个自由度：沿X,Y,Z轴的移动自由度(X,Y,Z)和绕X,Y,Z轴的转动自由度(X,Y,Z)。

六点定位原则是指在生产应用中

，

由合理分布的六个支承点

，分别限制工件的这六个自由度

，使工件相对于刀具和机床占据正确位置的法则。 定位元件实际夹具中，定位元件（如支承钉、支承板）具体实现

了理论上的

“点

”。活动钳口主要起夹紧作用，不计入六

点定位。 平口钳装夹固定钳口相当于侧面2个支承点；平行垫铁提供底面3

个支承点；

挡料钉作为第6个点限制移动自由度。 定位原理展示三维坐标系下工件的六个自由度。底面3点限制Z,X,Y,侧面2点限制六点定位原则及应用实例 定位逻辑：铣槽案例

完全定位若加工不通槽，需限制槽深、槽宽及槽长方向位置，工件的六个自由度必须全部被限制。

按需限制若加工通槽，沿槽长方向的移动自由度无需限制，此时为合理的不完全定位。 典型应用：车削通孔

不完全定位定义工件被限制的自由度少于六个，但完全满足本工序加工技术要求的定位方式。

自由度分析三爪卡盘装夹长棒料车削通孔时，仅限制了移动X,Y和转动

飞r

飞r完全定位与不完全定位"

过定位

(Over-positioning)定义：工件的同一自由度被两个以上不同的定位元件重复限制的定位。危害：通常不允许。易引起干涉冲突，导致定位不稳定或变形。如内孔与端面同时定位时，垂直度误差会导致接触不良。

欠定位

(Under-positioning)定义：根据工件加工技术要求，应该限制的自由度而没有被限制的定位状态。危害：绝对不允许。无法保证加工精度。例如钻孔时若在×方向未设置定位挡销，孔到端面的距离就无法保证。欠定位与过定位的禁忌说明常规禁忌与风险通常情况下

，过定位会导致定位元件与工件发生干涉

，造成定位不稳定或工件变形。例如内孔与端面同时定位时

，若垂直度误差大

，将导致接触不良。合理应用的条件当工件定位面与夹具元件（如芯轴与凸台）

的垂直度精度很高

，

或两者在一次装夹中加工完成时

，微小的垂直度误差可由配合间隙补偿

，此时允许过定位。应用优势分析在满足垂直度要求的前提下

，采用芯轴配合端面定位（形式上的过定位）

，能显著提高定位刚度与稳定性，改善夹具受力状态，提升加工精度。过定位的特殊合理应用球头支承钉适用于未加工的粗糙平面。头部设计为球面，与工件表面呈点接触，能适应毛坯表面不平整的情况，保证接触

稳定。平头支承钉适用于已加工的平整表面。头部为平面，与工件呈面接触，接触面积大，单位压力小，耐磨性好，定位精度高。

自位支承适用于毛坯表面粗糙、

阶梯面或需增加刚度的场合。特点：支承点随工件表面自动浮动调

整，两点或多点接触仅限制一个自由

度。 可调支承适用于毛坯尺寸变化较大或需分批调整的粗基准。特点：高度可调节，调整到位后通过螺母锁紧，作用等同于固定支承。工件以平面定位的元件选择粗基准精基准圆柱销通常限制工件2个自由度。

圆锥销可限制3个自

由度

，

具有自锁性且定心精度高

，

常用于精定位基

面。为防止工件倾斜

，

圆锥销常与平面或其它元件组

合使用。锥度部分确保工件准确定心

，

圆柱部分有效减少工件

倾斜。这种组合定位方式综合了两者优势

，

限制了工

件五个自由度，显著提高了装夹刚度与定位稳定性。03

间隙配合芯轴定位部分直径按h6、

z6或f7制造。优点是装卸工件

方便快捷；缺点是定心精度受配合间隙影响较大。通

常需配合端面定位以保证垂直度

，适用于精度要求一般的场合。工作部分按r6制造

，包含导向部分以便于装入。结构

简单且定心精度极高

，消除了配合间隙误差。但装卸

工件较为困难

，

常用于对同轴度要求较高的精加工工

序。工件以内孔定位的销与芯轴02

圆锥与圆柱组合芯轴01

圆柱销与圆锥销04

过盈配合芯轴定位套(Locating

Sleeves)属于定心定位元件，

包括短定位套

、

长定位套和锥套。短定位套限制2个自由度

，长定位套限制4个自由度，常用于精基准定位。定心夹紧元件如三爪自定心卡盘、弹簧夹头等

，在限制自由度的同时兼具夹紧作用。开口套环与软爪结构能使夹紧力均匀分布，适合薄壁件。V形块

(V-blocks)具有优良的对中性

，定位基准轴线始终在V形块对称面上。短V形块限制2个自由度

，长V形块限制4个自由度，适用于完整或局部圆柱面。工件以外圆柱面定位的元件D

(mm)b

(mm)B

(mm)3～62D－0.56～83D－18～204D－2一面两销定位是机械加工中常用的定位方式，通过一个平面和两个圆柱销实现工件的稳定定位为避免两销与工件两孔产生过定位干涉将其一面双孔定位与削边销设计一面两销定位原理削边销设计规范削边销标准化尺寸表

空间限制与夹具影响

Z轴空间受限：

由于AC双轴转台占据较大空间，主轴鼻端到转台面的活动距离仅为90~300mm，严重限制了夹具和工件的高度。

刀具长度建议：

为避免干涉，建议刀柄及刀具伸出长度控制在

≤120mm

以内。

转台结构差异：

3+2附加转台结构受限于盘面直径；机台一体结构转台周边有活动空间，可装夹更大工件。田

HNC-848系统典型机床参数

(HMC200i)X/Y/Z轴有效行程500/400/

300

mm转台盘面直径

Ø200

mm最大工件直径250

mm主轴鼻端到转台距离

90

~

300

mmA/C轴旋转角度A:

±110°/C:0~360°五轴机床工作区间参数说明

三爪自定心卡盘

规格特点：短圆柱结构，自定心设计，操作便捷。

适用场景：主要用于

外圆柱面定位的