多轴编程与加工技术（初级） 课件 第四章 多轴定向加工综合技能分析

多轴定向加工综合技能分析主讲教师：

授课对象：

010203040506课程三维目标图纸与工艺文件识读零件加工工艺性分析典型零件工艺分析工序卡与切削参数三维建模方法C

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N

T

S目录本章三维教学目标Chapter

4:

Comprehensive

Skills

Analysis

of

Multi-axis

Orientation

MachiningTarget

Overview知晓图纸与工艺文件识读技巧，理解复杂零件结构逻辑。掌握复杂零件三维建模思路，熟悉参数化设计方法。掌握多轴编程技巧与策略，理解不同刀路适用特点。了解多轴加工常用夹具与刀具的调整方法及适应范围。知识目标能准确识读数控加工工序卡，明确各工步加工要求。具备复杂零件的三维建模与编程仿真验证能力。能熟练使用并调整多轴加工专用夹具，确保装夹精度。能够合理选择并调整刀具与量具，严格控制加工质量。能力目标养成严谨规范的操作职业风，遵守安全操作规程。树立质量至上的加工责任观，精益求精的工匠精神。培养团队协作意识与现场5S管理习惯，提升职业素养。强化工程伦理意识，确保生产过程符合行业标准。素质目标零件图样的识读方法标题栏信息获取从标题栏获取零件名称、材料、比例等基础信息，初步了解零件用途与制造方法，为后续分析奠定基础。视图结构分析运用形体分析法和线面分析法，综合分析主、俯、左等视图，想象并构建零件的整体三维结构形状。尺寸与公差解读分析总体、定形、定位尺寸，重点解读几何公差、表面粗糙度等技术要求，明确加工关键点。综合构思综合图形、尺寸和技术要求，在头脑中建立完整的零件形象，深刻理解设计意图与加工难点。识读核心要义零件图样的识读不是孤立的步骤，而是一个“由表及里、由局部到整体”的循环过程。必须将视图表达的形状、尺寸标注的大小以及技术要求的精度三者有机结合，才能准确构建三维实体模型，为制定合理的加工工艺规程提供可靠依据。工艺文件的识读要点阅读图纸仔细阅读零件图纸，全面了解几何形状、尺寸标注及公差要求，重点关注表面质量与技术参数。理解工艺路线掌握加工顺序与工序流转，重点关注前道工序状态、本工序装夹定位方法及关键质控点。分析刀具清单核对工序所需刀具的种类、型号、规格尺寸，确认切削参数与刀具材质的匹配情况。研读工艺卡详读工步内容与加工参数（S/F/ap），结合图纸识别关键尺寸，做好量具准备与检测规划。识别程序清单校对NC程序代码与工序卡的一致性，确保程序名、刀具号与实际加工工步准确对应无误。检查特殊要求确认工艺文件中关于特殊夹具、工装辅助、润滑冷却等特定要求，确保加工环境满足标准。零件加工工艺性分析（一）图样尺寸规范几何要素关系明确无歧义，条件充分无矛盾，尺寸未超机床加工范围。结构刚性设计避免薄壁变形，合理设计加强筋肋，必要时安排热处理消除应力。刀具统一适配统一圆弧与孔径规格，优先选用标准刀具，减少换刀次数与成本。核心分析对象加工空间合理凸台与侧壁间距足够，背铣部位留有进刀空间，防止加工干涉。定位基准统一多次装夹时采用统一基准，确保各加工面位置精度，利于准确接刀。毛坯余量合理数控铣削需预留加工余量，合理分配各面余量，避免借料困难。零件加工工艺性分析（二）数控铣削加工经济精度表Ref:表4-1加工表面加工方法经济精度等级(IT)表面粗糙度Ra(μm)平面粗铣11~1312.5~50精铣8

~

101.6

~

6.3圆柱孔钻孔11~1212.5~25粗镗11~126.3~12.5精镗/铰7

~

80.8

~

1.6注：一般数控铣床加工精度可达±(0.01~0.005)mm

，精密级加工中心可达±(1~1.5)μm。高精度外圆柱面在多轴机床上可利用类似车削原理（旋转切削）来保证圆柱度。加工质量检测使用表面粗糙度仪对零件表面进行精密测量，验证工艺是否达标。1.精度及技术要求分析图样上的尺寸公差、几何公差及表面粗糙度要求。对于位置精度要求较高的表面，应合理选择定位基准，力求在一次装夹下完成加工，以消除多次装夹带来的误差。2.材料切削性能与热处理依据材料牌号（如2A12铝合金、P20模具钢）选择合适的刀具材料与切削参数。合理安排热处理工序：加工前改善切削性，工序间消除应力以减小变形，最终热处理满足使用性能。棘轮槽零件工艺分析卡片材料属性：2A12铝合金强度特性：高强度硬铝，具有良好的机械性能。加工性能：切削加工性良好，适合精密铣削。应用场景：广泛用于航空骨架、导弹构件等结构件。注意事项：耐腐蚀性较差，需注意表面处理。结构特征分析零件主体为圆柱结构（），关键特征包含端面棘轮槽、弧形槽及侧面销槽。尺寸精度要求较高，尤其是槽宽与位置度。加工工艺建议推荐采用“车削预制+五轴定面”方案。先车削外圆及端面保证基准，再利用五轴机床进行棘轮槽与销槽的铣削。槽形铣削建议采用多段轮廓外形铣削或敞口槽独立铣削，避免过切。五轴定向加工可行性适合使用GS-200i-AC双摆台五轴加工中心。利用三爪卡盘装夹，通过AC轴定面功能，可一次装夹完成所有槽系加工，有效保证各特征间的位置精度，避免多次装夹误差。模芯零件工艺分析卡片零件名称模芯(Core)材料牌号P20模具钢抗腐蚀性优良高硬度/高韧性易切削抛光关键特征参数平面台阶,高度24(IT6-7)型腔曲面Ⅰ,深9,锥度型腔曲面Ⅱ,深6.5,锥度工艺策略与五轴方案图示：复杂型腔曲面结构的精密模具模芯01去余量粗铣(Roughing)各面单面留0.2mm

余量。选用D10R1

合金圆角铣刀，采用动态铣削策略快速去除材料。02半精铣(Semi-Finishing)平面及曲面单面留0.05mm

余量。使用D8R1

刀具，消除阶梯残留，均匀余量。03精修加工(Finishing)平面用D5R0.5

圆鼻刀，曲面用D5R2.5

球头刀。严格控制尺寸精度与表面粗糙度。五轴定向加工策略利用五轴机床进行定向面下的3D曲面加工。暂不采用五轴联动，确保刚性与表面质量。连接体零件工艺分析卡片零件名称：连接体材料牌号：2A12铝合金复杂六方多面体毛坯规格：Φ80×50mm(圆棒)中心孔：Φ25+0.025(通孔)切削性能：强度高，切削性良好各表面结构特征分析AA面特征顶平面及圆角矩形槽(36×18)，需控制槽深及转角R6。BB面特征平面上方台(25×25)及Φ6深孔，注意方台尺寸精度。CC面特征大小双层圆角矩形槽，深浅不一，需分层铣削。DD面特征双矩形凸台结构，中间形成宽通槽，需控制凸台间距。EE面特征顶平面及平底圆孔(Φ25)，孔底需平整，先铣后精。FF面特征平面、侧壁及矩形槽，侧面分布6个Φ6通孔。芯轴装夹方案由于六个侧面均需加工，无法使用虎钳。需先精车中心通孔，采用

专用芯轴夹具定位装夹，确保一次装夹完成所有侧面特征加工，保证位置度。多面定向走刀控制各表面相对轴线高低不同（如A面与F面）。编程时需严格设定安全平面与切削边界，避免刀具在旋转或切削时干涉相邻已加工表面。连接体零件三维示意图工序卡识读核心内容准备阶段PREPARATION核心任务毛坯材料与装夹检查核对毛坯尺寸与材料牌号确认定位基准面状态(去毛刺)检查装夹方式与夹具干涉规划阶段PLANNING核心任务工步划分与顺序规划划分粗加工与精加工工步确立“先面后孔”加工顺序规划换刀点与路径逻辑实施阶段EXECUTION核心任务加工方法与程序匹配确认各工步具体加工方法匹配程序号与刀具规格核对切削参数(S,

F,ap)典型零件五轴定向加工工序卡01棘轮槽材料:2A12铝合金工步内容刀具规格参数(S/F)粗/精铣上平D12立铣刀面4800/1500粗加工销/弧D8立铣刀槽7200/2500精铣槽底/侧D8立铣刀面8000/1200钻中心孔D10麻花钻1000/100棱边倒角D5倒角刀6000/180002模芯材料:P20模具钢参数(S/F)工步内容 刀具规格粗铣各面留余D10R1圆角2500/800半精铣平/曲D8R1圆角面3200/800精加工平面区D5R0.5圆角6400/1000精加工曲面区D5R2.5球头6400/1000*注：模具钢硬度较高，需分级加工，精修采用球头铣刀保证曲面质量。03连接体材料:2A12铝合金参数(S/F)工步内容 刀具规格粗铣六面及槽D10立铣刀5800/1500精铣底面/侧D8立铣刀壁8000/15008000/1500精加工曲面槽D8R4球头定心及钻孔 D6钻头3000/150*六面定向加工：需使用芯轴专用夹具(XZ001)装夹定位。加工现场五轴联动加工中心多角度切削多轴加工刀具选择与切削参数铝合金加工(2A12)材质：细颗粒硬质合金，高抗弯强度。设计：大螺旋角(45°/55°)，锋利刃口，大容屑槽设计以防积屑瘤。涂层：通常无涂层(抛光)或DLC涂层，降低摩擦系数。模具钢加工(P20)材质：超细颗粒硬质合金，高红硬性与耐磨性。设计：不等螺旋角抗震设计，负前角增强刃口强度，R角保护。涂层：TiAlN或AlTiN纳米涂层，耐高温氧化。本章案例切削速度推荐值()高速切削2A12铝合金粗加工180

m/min精加工200

m/min稳定切削P20模具钢粗加工80

m/min半精加工90

m/min精加工100

m/min零件三维建模原则与要求参数化建模规范优先使用草图驱动，避免无关联曲线禁止直接使用体素特征堆砌严禁使用非参数化的“变换”命令实体建模方法坚持以实体建模为主体思路曲面仅作为辅助切割或修补工具确保模型拓扑结构的完整性图层规划要点1~20层实体对象21~40层草图数据41~60层曲线数据草图绘制要求草图