五轴联动加工技术教材.ppt

1、5轴联动加工技术，UG爱好者论坛：第一节。5轴联动加工应用范围和工艺点，1.1 5轴联动加工应用范围和特性1.2 5轴联动加工工艺点，应用范围和特性(1)，3坐标曲面处理原理，适用范围和特性(1)，5坐标曲面处理原理，适用范围和特性(2)，5坐标在直零件中，您可以使用侧铣削在一般3d平面(尤其是较平坦的大型曲面)上一次进行成型，直径较大的端铣刀端面将被加工到接近曲面的位置，一次将多个空间曲面多面到工件的多个面上，执行5轴加工时，刀具可能会相对于工件曲面处于最有效的切削状态。在某些零件表面误差分布均匀的加工情况下，您可以使用较大尺寸的刀具避免干涉进行加工。工艺关键坐标系(1)、机床坐标系和轴命名

2、：1。用于说明和确定机床运动和操作在机床上的位置。2.理论上可以自由定义。3 3 .ISO统一规定CNC机床轴的名称和运动方向，工艺主要坐标系(2)，工件坐标系：1。定义工件的工件形状和刀具相对移动。2.固定在工件上3。右手卡式4。原点是随机的，因此可以很容易地说明工件几何。进程关键坐标系(3)，局部坐标系：1。坐标系2，用于确定多坐标3d曲面加工中刀具相对于零件曲面的相对姿势。坐标原点位于零件曲面上的刀具接触点、工件坐标系和局部坐标系、工艺关键机床类型及其工艺属性(1)、刀具摆动类型：1。两个旋转轴都在刀具上工作。2.轴，移动轴3。摆动机构结构更加复杂。通常不硬但灵活的行为、进程点机械类型及

3、其进程特性(2)、表旋转/转动类型：1。两个旋转轴对工件都起作用。2.固定，移动轴结构。但是，其运动轴仅接近工件。3.该旋转/摆动工作台刚度容易保证，工艺范围广，易于实现。流程主要机器类型及其流程特性(3)，1。刀具和工件各有一个旋转运动。2.两个旋转轴在空间方向固定。3.属性位于上述两种机床之间。刀具和工作台旋转/摆动：工艺点刀具类型及其工艺属性；(a)平头端铣刀(b)立铣刀(c)球头端铣刀(d)球头端铣刀(e)圆鼓刀具(f)锥度刀具铣削常用刀具、工艺点加工行距和步长刀具形状和大小2。零件表面几何图形和安装位置3。通路进给方向4。允许的表面剩馀高度要求、工艺点加工行距和步长选择(2)、刀具参

4、数、安装位置、走刀进给方向对行距的影响、工艺点加工行距和步长选择(3)、对行距的影响规则：1。球头加工中零件形状、安装位置和路径进给方向的变化对路径行距的影响较小。2.平底加工时，行距对零件形状、安装位置和通路进给方向的变更非常敏感。3.用环形加工时，其影响规律在平刀和球头之间。4.滚筒加工时，行距对零件形状、安装位置和走刀进给方向的变化也很敏感，但与平整地板和环形加工时的规则相反。工艺点加工行距和步骤选择(4)，优化方法：1。合理选择工具2。合理选择工件安装位置3。合理选择进给方向，工艺点刀路路径选择原理，曲面刀路路径，工艺点加工刀具轴控制方法选择原理，一般刀具轴控制方法：1。垂直于曲面方法

5、2。平行于曲面方法3。相对于曲面方法、基于曲面的刀具轴控制确定和优化工艺点加工条件(1)、切削深度：1。主要受机器、工件和刀具的刚度限制，如果刚度允许，则尽可能增加切削深度以减少走刀数并提高加工效率。2.对精度和表面粗糙度要求高的零件应留出足够的加工馀量。，确定和优化工艺点切削条件(2)，主轴速度：允许的切削速度v和刀具直径d，其中切削速度v受刀具耐用性限制。工艺点加工条件的确定和优化(3)、进给率：基于零件加工精度和表面粗糙度要求、刀具和工件材料的选择。确定和优化工艺点切削条件(4)，选择进给速度时需要注意的特定情况：1。加工圆弧段时，切削点的实际进给速度不等于编程值。2.在复杂形状零件的加

6、工中，特别是在多坐标加工中，如果进给速度恒定，材料去除率会经常变化以超出刀具容量的限制，机床中每个运动轴的速度和加速度也可能超出允许范围。3.要自动创建进给率，必须根据工件和刀具的几何信息计算刀具沿轨迹移动时的瞬时材料去除率。流程主要其它流程问题(1)，加工工序分解：1。刀具集中顺序化方法2。粗加工，精加工顺序法3。确定如何按加工零件排序、工艺主要其他工艺问题(2)、工件夹紧方法：1。尽可能组合的夹具2。应考虑零件位置、夹紧零件不妨碍每个零件的加工、备用刀具和重要部分的测量。3.夹紧力必须在由主要支撑或支撑组成的三角形内接近切削部分，并作用于刚度好的地方，以减少零件变形。4.零件的夹紧、定位应

7、考虑重复安装的一致性，减少对刀时间，提高相同零件加工布局的一致性。工艺点其它工艺问题(3)、刀具点和刀具更改点确定：1。选取刀具点的原则如下：工作坐标系和机器坐标系的相互位置很容易确定，很容易找到，在加工过程中很容易检查，因此产生的处理错误很小。2.刀具点可在工件、夹具或工件机床中设定，但必须与工件的位置基准(相当于工件座标系)具有已知的精确关系。3.将刀具点与刀具位置直接或间接匹配。4.“换刀点”应根据工艺内容排序。进程点其他进程问题(4)，编程错误和控制：1。几何图形塑型错误2。近似错误3。舍入错误，第二节。5轴联动加工刀具路径生成技术、2.1刀具位置数据和2.2走刀步长计算确定2.3走刀

8、行间距确定2.4干涉检测和处理、刀具位置数据和计算(1)、5轴机床位置计算、刀路点矢量、刀路点的位置矢量和刀具轴单位矢量为、刀具位置数据垂直于曲面端点铣削(=0) 2。面平行铣削(=90)、确定走刀步骤的基本方法简介(1)、步长方法：和其他参数离散近似方法、确定走刀步骤基本方法简介(2)、步长过滤方法：参数过滤方法、确定走刀步骤根据当前刀具接触点处曲面的精细几何和走刀方向，估算满足编程精度要求的各个走刀步骤，然后确定下一刀具接触点或刀具地址的位置。2.步长估计的一般方法是理论刀具路径和刀具接触点路径的弧弦近似值，加工误差和进给步长由弦弓的高误差粗略确定。介绍了路径线间距的确定方法(1)，1 .

9、参数线方法：使用刀具接触点路径加工的曲面的参数线生成刀具路径的算法很简单，计算结果少于曲面参数线均匀分布的情况。使用参数化直线法创建刀具路径，介绍走刀行距确定方法(2)，2。CC路径剖面线方法(之一):刀具和被加工曲面的切点(CC点)在走刀过程中始终约束到另一组曲面，约束曲面集和被加工曲面的相交线作为刀具接触点路径生成刀具路径。生成的刀具接触点轨迹分布均匀，适用于参数线分布不均匀的曲面加工、型腔加工和复杂的组合曲面加工。需要交叉计算，复杂的算法，大的计算。，介绍了路径线间距的确定方法(3)，2 .CC路径剖面线方法(2):CC路径剖面线方法是刀具路径创建示例，介绍如何确定路径线间距(4)，3。

10、CL路径剖面线方法(其中之一):使用约束曲面与加工曲面的刀具偏移面的交线作为刀具路径实现算法，有两种方法：直接构建由约束面和偏移面相交的零件曲面的刀具偏移面。在限制面上直接寻找与透过动作(如重复)加工的曲面相切的刀具的一系列路径，特别适用于带边界限制的过切加工以及复杂复合曲面的连续加工。介绍了路径线间距的确定方法(5)，3 .CL路径剖面线方法(2):CL路径剖面线方法是刀具路径创建示例，介绍如何确定路径线间距(6)，4。导引面方法(1):引入导引面以约束走刀过程，使刀具在走刀上始终与加工的曲面(零件面)和导引面相切。指示APT的刀具路径生成算法数值迭代计算量大，并且存在迭代是否收敛的稳定性问

11、题。通常用于清理复合曲面的相交线。介绍了路径线间距的确定方法(7)，4 .引导面方法(2):引导面方法生成刀具路径、干涉检测和干涉处理(1)；端面铣削时刀具干涉：刀头部分干涉、刀头部分干涉、刀具条干涉、干涉检测和加工干涉发生(2)；侧面铣削时刀具干涉三个三角工件的三个顶点和刀路围绕操作坐标系的两个轴进行旋转转换，以使旋转转换的刀具轴向量平行于坐标轴2。后续的详细干涉检测算法与三坐标加工完全一致。干涉检测和干涉处理的避免方法(1)，端铣刀干涉预防：轴移动方法(b)轴转动方法头部干涉预防，轴转动方法避免负载干涉，用于干涉检测和处理的干涉预防方法(2)，侧铣刀干涉预防：轴平移方法防止负载干涉5轴联动

12、加工编程的一般软件、特征、3.1 NC刀具路径生成方法研究和开发现状3.2 UG 5轴加工刀具轴控制方法介绍3.3 Pro/E 5轴加工刀具轴控制方法，NC刀具路径生成方法研究和开发现状(1)，基于点、线、面和主体的NC刀具路径生成方法基于特征的NC刀具路径生成方法，以及、UG 5轴加工刀具轴控制方法简介、刀具轴向量用于定义固定刀具轴和可变刀具轴的方向。固定刀具轴平行于指定向量，可变刀具轴可在刀具沿刀具路径移动时继续改变方向。刀具轴向量刀具轴向量的定义和确定、刀具轴向量从刀具端点指向刀柄的方向刀具轴向量的确定输入坐标值选择几何指定轴与零件曲面之间的相对关系指定轴与驱动曲面之间的相对关系时的材料

13、侧向量(使用驱动曲面方法创建刀具轴路径时，必须首先指向去除材料的方向)。在图中，驱动曲面边被投影，在与零件几何曲面边重合的部分或零件几何曲面边上生成接触点。不重合的边部分不能产生切点，切削端点在零件几何的曲面边之外，刀具不能在零件几何的边上。在这种情况下，刀具将退刀，然后跨度，在进刀后可与零件几何的曲面边接触的位置继续切削。ZM轴，指定刀具轴向量沿MCS坐标系ZM轴的方向。输入、I、J、K、I、J、K的值以确定刀具轴向量的方向；直线终点-刀具轴通过参照线和直线的终点确定刀具轴向量方向；通过两点、两点确定刀具轴向量方向；将刀具轴相切曲线、刀具轴向量定义为曲线的切线，刀具作为球面坐标相对于指定的焦

14、点点，将刀柄形成的向量指向可变刀具轴向量。注意：焦点点必须位于刀具和零件几何要接触的曲面的另一侧。Toward Line、使用指定直线之一定义可变刀具轴向量。定义的可变刀具轴向量沿指定直线的整个长度垂直于直线，从刀柄指向指定的直线。注意：指定的直线必须与零件和零件几何要接触的面位于同一侧。相对于向量定义导引角和倾斜角以确定刀具轴方向，Lead:导引角定义刀具沿刀具移动方向前后倾斜的角度。导引角是计时的，刀具相对于刀具路径的方向向前。如果导引角为负，刀具将相对于刀具路径的方向向后倾斜。Tilt:倾斜角度定义了刀具相对于刀具路径向外倾斜的角度。沿刀具路径查看时，倾斜角度为正，因此刀具向右倾斜刀具路

15、径。倾斜角度为负时，刀具向刀具路径左侧倾斜。与导引角不同，倾角始终固定在一个方向，与刀具运动方向无关。Normal to Part，在每个接触点处，可变刀具轴向量垂直于零件几何曲面。指定根据零件的几何曲面法向向量定义可变刀具轴向量的导引角和推拔角。右图显示导引角为20度的倾斜角为0度、4轴法向为part，通过指定旋转轴(即第四个轴)及其旋转角度来定义刀具轴向量。刀具轴首先从零件几何曲面法向投影到旋转轴的法向平面，然后相对于刀具运动方向向前或向后倾斜旋转角度。4-使用Axis Relative to Part通过指定第四个轴及其旋转角度、导引角和倾角来定义刀具轴向量。将刀具轴垂直于零件几何面，相

16、对于刀具运动方向向前或向后指定导引角和倾角，然后将其投影到正确的第四轴运动平面，最后旋转一个旋转角。Dual 4-Axis on Part-Tool Axis仅适用于Zig-Zag切削方法，会分别切削Zig和Zag方向。通过指定第四个轴及其旋转角度、导引角和倾角来定义刀具轴向量。也就是说，将刀具轴沿Zig和Zag方向垂直于零件几何面，相对于刀具运动方向向前或向后指定导引角和倾斜角，然后将其投影到正确的第四轴运动平面，最后旋转一个旋转角。注意：通过在Zig和Zag方向指定不同的旋转轴进行切削，实际上创建的是5轴切削操作。Interpolate-Tool Axis，通过在指定点定义向量来控制刀具轴向量。也可以调整刀具轴，以避免刀具悬空或避开障碍物。如果需要创建光顺轴运动，可以在控制曲面上的指定位置定义任意数量的向量，然后根据定义的向量在控制几何的任意点插入刀具轴。指定的向量越多，对刀具轴