高速五轴加工中心加工工艺图解.ppt

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1、PowerMILL高速高速 多轴加工技术多轴加工技术By JisensenBy Jisensen高速加工特点高速加工特点主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率 Very high tip velocity-mainly a function of spindle speed and cutter size小步距，更多的加工步骤小步距，更多的加工步骤小步距，更多的加工步骤小步距，更多的加工步骤 Small step-over,requiring more machining sequence

2、s 恒定的切削负载和切削量恒定的切削负载和切削量恒定的切削负载和切削量恒定的切削负载和切削量 Constant loading/volume removal rate避免切削方向的突然变化避免切削方向的突然变化避免切削方向的突然变化避免切削方向的突然变化 Avoidance of sharp direction changes高速加工优点高速加工优点 减少数控机床的加工时间和成本减少数控机床的加工时间和成本减少数控机床的加工时间和成本减少数控机床的加工时间和成本 Reduce CNC machining time and cost Reduce CNC machining time and c

3、ost 改进曲面精加工质量，减少或省去手工打磨工序改进曲面精加工质量，减少或省去手工打磨工序改进曲面精加工质量，减少或省去手工打磨工序改进曲面精加工质量，减少或省去手工打磨工序 Improve surface finish and reduce or eliminate hand finishing Improve surface finish and reduce or eliminate hand finishing 直接加工高硬度材料直接加工高硬度材料直接加工高硬度材料直接加工高硬度材料 Enable machining of harder materialsEnable machini

4、ng of harder materials 减少电火花加工减少电火花加工减少电火花加工减少电火花加工 Reduce use of EDMReduce use of EDM轴表轴表五轴：五轴：五轴：五轴：3 3 3 3个线性（个线性（个线性（个线性（linear axislinear axislinear axislinear axis）2 2 2 2个旋转轴（个旋转轴（个旋转轴（个旋转轴（rotary axisrotary axisrotary axisrotary axis）三轴加工三轴加工刀轴矢量沿着整个切削路径过程始终不变刀轴矢量沿着整个切削路径过程始终不变刀轴矢量沿着整个切削路径过程

5、始终不变刀轴矢量沿着整个切削路径过程始终不变控制路径轴控制路径轴控制路径轴控制路径轴 X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z3 32 2轴（定位五轴）轴（定位五轴）刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变控制路径轴控制路径轴控制路径轴控制路径轴 X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z 参与旋转轴参与旋转轴参与旋转轴参与旋转轴A(B)A(B)A(B)A(B)、C C C C五轴联动五轴联动整个切削路径过程刀轴矢量可根据整个切削路径

6、过程刀轴矢量可根据整个切削路径过程刀轴矢量可根据整个切削路径过程刀轴矢量可根据要求而改变要求而改变要求而改变要求而改变控制路径轴控制路径轴控制路径轴控制路径轴 X X X X、Y Y Y Y、Z Z Z Z 控制旋转轴控制旋转轴控制旋转轴控制旋转轴A(B)A(B)A(B)A(B)、C C C C五轴机床类型五轴机床类型 TableTableTableTable 刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随

7、工作台旋转，须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直五轴机床类型五轴机床类型 TableTableTableTable 刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转，须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。须考虑装夹承

8、重，能加工的工件尺寸比较小。须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。五轴机床类型五轴机床类型 HeadHeadHeadHead 工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直五轴机床类型五轴机床类型 HeadHeadHeadHead 工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。工

9、作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。五轴机床类型五轴机床类型 TableTableHeadHead 两个旋转轴分别放在主两个旋转轴分别放在主两个旋转轴分别放在主两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台轴和工作台上，工作台轴和工作台上，工作台轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工旋转，可装夹较大的工旋转，可装夹较大的工旋转，可装夹较大的工件；主轴摆动，改变刀件；主轴摆动，改变刀件；主轴摆动，改变刀件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活轴方向灵活轴方向灵活轴

10、方向灵活五轴机床类型五轴机床类型 TableTableHeadHead 两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活五轴加工的优点五轴加工的优点 一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。如一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。如一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的

11、加工内容。如一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。如斜顶、滑块和电极。斜顶、滑块和电极。斜顶、滑块和电极。斜顶、滑块和电极。五轴加工的优点五轴加工的优点 用更短的刀具伸长加工陡峭侧面，提高加工的表面质量和用更短的刀具伸长加工陡峭侧面，提高加工的表面质量和用更短的刀具伸长加工陡峭侧面，提高加工的表面质量和用更短的刀具伸长加工陡峭侧面，提高加工的表面质量和效率。效率。效率。效率。五轴加工的优点五轴加工的优点 直纹面或斜平面可充分利用刀具侧直纹面或斜平面可充分利用刀具侧直纹面或斜平面可充分利用刀具侧直纹面或斜平面可充分利用刀具侧刃和平刀底面进行加工，加工的效刃和平刀底面进行加工，加工的效刃

12、和平刀底面进行加工，加工的效刃和平刀底面进行加工，加工的效率和质量更高。率和质量更高。率和质量更高。率和质量更高。五轴加工的优点五轴加工的优点 五轴加工和高速加工结合，使模具加工逐步告别放电加工，五轴加工和高速加工结合，使模具加工逐步告别放电加工，五轴加工和高速加工结合，使模具加工逐步告别放电加工，五轴加工和高速加工结合，使模具加工逐步告别放电加工，并改变模具的零部件和制造工艺，大大的缩短模具制造周并改变模具的零部件和制造工艺，大大的缩短模具制造周并改变模具的零部件和制造工艺，大大的缩短模具制造周并改变模具的零部件和制造工艺，大大的缩短模具制造周期。期。期。期。五轴机床运动五轴机床运动加工此工

13、件时机床、工艺选用？加工此工件时机床、工艺选用？五轴机床运动五轴机床运动刀具长度对机床运动的影响刀具长度对机床运动的影响方向的改变对直线轴运动的影响方向的改变对直线轴运动的影响RTCPRTCP功能功能1.1.RTCPRTCP（Rotary tool center pointRotary tool center point）功能是指刀轴旋功能是指刀轴旋转后为保持刀尖不变五轴转后为保持刀尖不变五轴controllercontroller自动计算并执行线自动计算并执行线性轴补偿；性轴补偿；RTCP ONRTCP ON时，机床各线性轴在旋转后的坐标时，机床各线性轴在旋转后的坐标系内移动。系内移动。2.

14、2.对于没有对于没有RTCPRTCP功能的五轴机床，后处理输出程序在工功能的五轴机床，后处理输出程序在工件装夹完测量出基准点到机床中心距离之后才能做；对件装夹完测量出基准点到机床中心距离之后才能做；对于有于有RTCPRTCP功能的，后处理输出程序无需考虑工件在机床功能的，后处理输出程序无需考虑工件在机床上的具体位置。上的具体位置。3.3.RTCPRTCP功能功能Part Position on the tableWith RTCP enabled,the datum of the part can be clocked with easeWithout RTCP enabled,the Pow

15、erMILL NC Programmust be output with a Workplane positioned at themachines 0 0 0RTCPRTCP功能功能No Linearization,No RTCPA Linearized or RTCP Enabled MoveNC programs 五轴刀轴矢量控制五轴刀轴矢量控制五轴刀轴矢量控制五轴刀轴矢量控制1.1.五轴刀轴矢量控制是五轴刀轴矢量控制是CAMCAM系统五轴技术的核心系统五轴技术的核心2.2.五轴五轴CAMCAM系统给出每个切削点刀具的刀位点（系统给出每个切削点刀具的刀位点（X,Y,Z)X,Y,Z)和和刀

16、轴矢量刀轴矢量(I,J,K)I,J,K)，五轴后处理器将刀轴矢量（五轴后处理器将刀轴矢量（I,J,KI,J,K）转化为不同机床的旋转轴需要转动的角度（转化为不同机床的旋转轴需要转动的角度（A,B,CA,B,C中的两中的两个）；然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性轴需要移动个）；然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性轴需要移动的各轴位移（的各轴位移（X,Y,ZX,Y,Z）。）。3.PowerMILL 3.PowerMILL 五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活，可通五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活，可通过投影方向、点、直线、曲线、平面、曲面来控制，是过投影方向、点、直线、曲线、平面、曲面来控制，是领先的五轴联动加

17、工系统领先的五轴联动加工系统。PMPMPMPM刀轴控制刀轴控制刀轴控制刀轴控制前、侧倾角前、侧倾角前、侧倾角前、侧倾角侧倾角使刀轴绕切削方向侧倾角使刀轴绕切削方向侧旋一个角度从而避免刀侧旋一个角度从而避免刀尖切削尖切削Lean Angle Lean Angle defines a rotation of defines a rotation of the Tool axis at right the Tool axis at right angles to the direction angles to the direction of travelof travel正角时为右倾，负角时为正角

18、时为右倾，负角时为左倾左倾Can be positive or Can be positive or negative to indicate a negative to indicate a right/left leanright/left lean设置侧倾角能有效避免刀设置侧倾角能有效避免刀具干涉具干涉Useful to avoid Useful to avoid collisions when collisions when machining close to machining close to obstaclesobstacles刀轴通过点刀轴通过点刀轴通过点刀轴通过点From

19、a PointFrom a PointFrom a PointFrom a Point使刀轴总是通过某一固使刀轴总是通过某一固定点从而避免刀尖切削定点从而避免刀尖切削The tool is aligned The tool is aligned so that the axis so that the axis passes through a passes through a specified point with specified point with the the cutting end cutting end pointing pointing away away from fr

20、om the pointthe point刀轴通过直线刀轴通过直线刀轴通过直线刀轴通过直线Towards a LineTowards a LineTowards a LineTowards a Line刀轴总是通过直线上的刀轴总是通过直线上的点对齐，从而避免刀尖点对齐，从而避免刀尖切削切削 The tool is aligned so The tool is aligned so that the axis passes that the axis passes through a specified line through a specified line with the cutting

21、 end with the cutting end pointing towards the linepointing towards the line刀轴总是通过用户定义直线上刀轴总是通过用户定义直线上的点的点Tool axis will always pass Tool axis will always pass through the user-defined linethrough the user-defined line刀轴通过刀轴通过刀轴通过刀轴通过3 3 3 3D D D D曲线曲线曲线曲线Through a 3D curveThrough a 3D curveThrough

22、a 3D curveThrough a 3D curve提供了比直线更灵活有提供了比直线更灵活有效的刀轴控制策略效的刀轴控制策略 Offers much more control Offers much more control and flexibility than lineand flexibility than line刀轴总是通过用户定义刀轴总是通过用户定义的曲线的曲线 Tool axis will always Tool axis will always pass through the user-pass through the user-defined curvedefined

23、 curvePowerMILLPowerMILLPowerMILLPowerMILL多轴路径策略多轴路径策略多轴路径策略多轴路径策略PowerMILLPowerMILL丰富的三丰富的三轴粗加工和精加工轴粗加工和精加工刀路策略全部能用刀路策略全部能用于五轴加工。于五轴加工。有多种专用的有多种专用的5 5轴加轴加工策略工策略驱动曲面驱动曲面驱动曲面驱动曲面Drive SurfaceDrive SurfaceDrive SurfaceDrive Surface投影方向和刀轴方向由驱投影方向和刀轴方向由驱动曲面（银色面）决定动曲面（银色面）决定 Projection direction and Pro

24、jection direction and tool orientation determined tool orientation determined by drive surface(silver)by drive surface(silver)驱动曲面为单一曲面，而驱动曲面为单一曲面，而模型为多曲面模型模型为多曲面模型Single Single drive surface but multi-drive surface but multi-surface partsurface part狭槽的狭槽的狭槽的狭槽的5 5 5 5轴加工轴加工轴加工轴加工5-5-5-5-Axis Machin

25、ing of SlotsAxis Machining of SlotsAxis Machining of SlotsAxis Machining of Slots3 3轴加工球刀清角时会留下圆角，必轴加工球刀清角时会留下圆角，必须手动加刀路清出直角须手动加刀路清出直角 Using 3-axis machining will Using 3-axis machining will leave a fillet in the corners.leave a fillet in the corners.The corner must then be The corner must then be f

26、inished by handfinished by hand5 5轴加工则可用平底刀清出利角，无轴加工则可用平底刀清出利角，无需在再后续电极清角需在再后续电极清角 Using 5-axis machining with Using 5-axis machining with an end-mill leaves a sharp an end-mill leaves a sharp corner,needing minimal hand corner,needing minimal hand finishingfinishing不用后续电极清角就意味着节省时不用后续电极清角就意味着节省时间提高

27、加工质量间提高加工质量 The reduction in hand The reduction in hand finishing saves time and finishing saves time and improves qualityimproves qualitySwarfSwarfSwarfSwarf加工加工加工加工Swarf MachiningSwarf MachiningSwarf MachiningSwarf MachiningSwarfSwarf加工使用刀具侧刃切削加工使用刀具侧刃切削Swarf Machining cuts with Swarf Machining cu

28、ts with the side of the toolthe side of the tool由于切削刀具是直刃，所以只由于切削刀具是直刃，所以只能加工可展开的曲面（直纹面）能加工可展开的曲面（直纹面）It can only be used with It can only be used with developable surfaces as developable surfaces as cutter side is straightcutter side is straight切削的深度可由下切步距和曲切削的深度可由下切步距和曲面宽度控制面宽度控制Depth of cut can D

29、epth of cut can be controlled by a fixed be controlled by a fixed stepover or fraction of stepover or fraction of surface widthsurface width用锥度刀做用锥度刀做用锥度刀做用锥度刀做SwarfSwarfSwarfSwarf加工加工加工加工Swarf machining with tapered toolsSwarf machining with tapered toolsSwarf machining with tapered toolsSwarf mach

30、ining with tapered tools允许使用更大的刀具允许使用更大的刀具Allows larger tools Allows larger tools to be usedto be used能够切除更多的余量能够切除更多的余量Removes more materialRemoves more material使工件的装夹更灵活使工件的装夹更灵活Increases flexibility Increases flexibility possible in fixturespossible in fixtures线框线框线框线框SwarfSwarfSwarfSwarf加工加工加工加工

31、Swarf machining from wireframeSwarf machining from wireframeSwarf machining from wireframeSwarf machining from wireframe在曲面不能真正展开在曲面不能真正展开(非非直纹面）的时候特别适用直纹面）的时候特别适用Suitable where surfaces are Suitable where surfaces are not truly developablenot truly developable在曲面内部结构很差时特在曲面内部结构很差时特别适用别适用Suitable wh

32、ere internal Suitable where internal surface structure is poorsurface structure is poor在曲面边缘加工不理想时在曲面边缘加工不理想时特别适用特别适用Suitable where edge matching Suitable where edge matching is not perfectis not perfectWireframe Wireframe ToolpathToolpath5 5 5 5轴钻孔轴钻孔轴钻孔轴钻孔5-5-Axis DrillingAxis DrillingPowerMILLPow

33、erMILL能够自动识别其他能够自动识别其他CADCAD系统产生的孔特征，并自系统产生的孔特征，并自动产生五轴钻孔刀路动产生五轴钻孔刀路对于对于HeidenhainHeidenhain等有等有working working planeplane功能的五轴功能的五轴controllercontroller，DuctpostDuctpost以钻孔循环输出；以钻孔循环输出；对于对于AndronAndron等不支持等不支持working working planeplane的五轴的五轴controllercontroller，DuctpostDuctpost以普通线性插补以普通线性插补G01G01输出

34、输出。PowerMILLPowerMILL针对发动机等的弯形管件有从粗加工到针对发动机等的弯形管件有从粗加工到精加工的一套加工方案精加工的一套加工方案弯管加工模块弯管加工模块Port machiningPort machining整体叶盘加工模块整体叶盘加工模块New module for blisks and impellersNew module for blisks and impellers新的加工模组使得整新的加工模组使得整新的加工模组使得整新的加工模组使得整体叶盘编程速度明显体叶盘编程速度明显体叶盘编程速度明显体叶盘编程速度明显提高提高提高提高自动防护选项自动防护选项自动防护选项

35、自动防护选项Auto-avoid optionAuto-avoid optionAuto-avoid optionAuto-avoid option自动调整刀路避免碰撞自动调整刀路避免碰撞Automatically adjusts Automatically adjusts toolpath to avoid toolpath to avoid collisioncollision在公差范围内自动调整在公差范围内自动调整刀轴方向避免干涉刀轴方向避免干涉Changes tool axis Changes tool axis automatically to avoid automatically

36、 to avoid obstruction by tolerance obstruction by tolerance specifiedspecified刀轴控制自动避免碰撞刀轴控制自动避免碰撞 刀轴定义更智能刀轴定义更智能刀轴定义更智能刀轴定义更智能 灵活灵活灵活灵活 确保最短的刀具确保最短的刀具确保最短的刀具确保最短的刀具 伸出长度伸出长度伸出长度伸出长度 提高五轴编程加提高五轴编程加提高五轴编程加提高五轴编程加 工效率工效率工效率工效率 可在同一程序中定可在同一程序中定可在同一程序中定可在同一程序中定 义两组刀轴选项义两组刀轴选项义两组刀轴选项义两组刀轴选项刀轴控制交互式刀轴编辑刀轴控

37、制交互式刀轴编辑 在不同的区域应用最适合的切削条件在不同的区域应用最适合的切削条件在不同的区域应用最适合的切削条件在不同的区域应用最适合的切削条件 刀轴矢量平滑刀轴矢量平滑刀轴矢量平滑刀轴矢量平滑,保证加工质量保证加工质量保证加工质量保证加工质量 可在同一程序中定义多组刀轴可在同一程序中定义多组刀轴可在同一程序中定义多组刀轴可在同一程序中定义多组刀轴高速高质的保障点分布控制高速高质的保障点分布控制 不同的加工条件启用相应的点分布控制不同的加工条件启用相应的点分布控制不同的加工条件启用相应的点分布控制不同的加工条件启用相应的点分布控制 矢量平滑矢量平滑矢量平滑矢量平滑HuronKX8-Five

38、controlled by Siemens 840D Feedrate:7500mm/min Standard Toleranced DataActual Machining time:82 minutesRedistributed Points(0.25mm Max)Actual Machining time:50 minutes39%Machine time saved by utilising Point Redistribution.五轴机床仿真五轴机床仿真五轴机床仿真五轴机床仿真1.1.五轴刀具路径完全自动防过切和自动刀头碰撞检查。该特性跟五轴刀具路径完全自动防过切和自动刀头碰撞检查

39、该特性跟三轴加工一样良好。三轴加工一样良好。2.2.建立实际五轴机床模型，有效避免机台碰撞。五轴加工跟三轴建立实际五轴机床模型，有效避免机台碰撞。五轴加工跟三轴加工最大的不同，就是前者由于工作台或刀头的摆动和旋转，加加工最大的不同，就是前者由于工作台或刀头的摆动和旋转，加工过程中容易发生主轴或刀头刀具跟工件、夹具、工作台碰撞。工过程中容易发生主轴或刀头刀具跟工件、夹具、工作台碰撞。区别于三轴加工只需注意到的刀头跟工件的碰撞，我们将其称为区别于三轴加工只需注意到的刀头跟工件的碰撞，我们将其称为机台碰撞。这样通过仿真无碰撞的程序，就可以放心的在五轴机机台碰撞。这样通过仿真无碰撞的程序，就可以放心

40、的在五轴机床上运行。床上运行。DMU160POPS650Mikron UCP710仿真与验证仿真与验证仿真与验证仿真与验证PowerMILLPowerMILL的仿真可选项现的仿真可选项现扩展到包含了验证功能；扩展到包含了验证功能；Simulation option in Simulation option in PowerMILL has now been PowerMILL has now been extended to include extended to include verificationverification程序上机床之前，在计算程序上机床之前，在计算机上进行检查；机上进行

41、检查；Allows programs to be Allows programs to be checked on the computer before checked on the computer before being sent to the machinebeing sent to the machine计算速度快计算速度快3+23+2编程方便、快捷编程方便、快捷刀轴控制灵活多样，刀轴控制灵活多样，3 3轴、轴、3+23+2轴、五轴联动可在一个程轴、五轴联动可在一个程序并存序并存保障整个加工过程安全、稳定保障整个加工过程安全、稳定Click to edit Master title styleClick to edit Master title styleClick to edit Master text stylesSecond levelThird levelFourth levelFifth level46Delcam plc|Small Heath Business Park|Birmingham|B10 0HJ|UKThank You