五軸數(shù)控編程加工案例介紹和分析

1、五軸數(shù)控編程加工案例介紹和分析五軸數(shù)控編程加工案例介紹和分析作者：楊書榮 何軒來源：今日機床摘要：本文通過對電器注塑模具實際地五軸數(shù)控編程加工案例介紹和分析，詳細闡述充分利用五軸數(shù)控加工技術地優(yōu)越性，進而提高電器注塑模具地加工效率和質(zhì)量，縮短模具地制造周期.b5E2RGbCAP前言當前模具制造行業(yè)中，三軸數(shù)控加工技術已經(jīng)普遍應用并且相對成熟，但隨著五軸數(shù)控技術地發(fā)展與推進，先進地五軸數(shù)控加工技術在市場上體現(xiàn)岀了明顯地優(yōu)越性，故而引進五軸數(shù)控加工技術，建立一個高效率、高質(zhì)量、短周期、低成本地產(chǎn)品生產(chǎn)框架來適應市場地發(fā)展，以求在市場競爭中立于不敗之地已經(jīng)成為我們必須面對地問題.plEanqFDPw

2、近段時間，珠海某大型電器模具廠采購我司地五軸數(shù)控編程軟件PowerMILL，本人接受公司地任務，為該客戶進行五軸技術地培訓輔導，并結合實際加工進行模具地試切，實例指導客戶應用五軸加工技術，讓客戶看 到了客觀具體地三軸加工與五軸加工兩者地效率和質(zhì)量對比數(shù)據(jù).本文即以此次培訓五軸工件試切為例，禪述在電器注塑模具加工當中，五軸數(shù)控加工技術相對于傳統(tǒng)地三軸數(shù)控加工技術地若干優(yōu)越性.DXDiTa9E3d一、五軸數(shù)控加工技術簡述1、五軸刀軸和五軸刀軸控制五軸是由3個線性軸(Linear axis加上2個旋轉軸(Rotary axis組成.五軸刀軸控制是 CAM系統(tǒng)五軸技術地核心五軸CAM系統(tǒng)計算出每個切削

3、點刀具地刀位點 (X,Y,Z和 刀軸矢量(I,J,K,五軸后處理器將刀軸矢量 (I,J,K轉化為不同機床地旋轉軸所需要轉動地角度(A，B，C其中地兩個角度。然后計算出考慮了刀軸旋轉之后線性移動地各軸位移(X,Y,Z.RTCrpUDGiT2、五軸機床類型按兩旋轉軸地運動位置結構來劃分，可分為 Table-Table、Head-Head、Table-Head三種類 型.5PCzVD7HxA1Table-Table :此類型機床主軸方向不動，兩個旋轉軸均分布在工作平臺上。工件加工時旋轉軸隨工作 臺旋轉，加工時必須考慮裝夾承重，可加工地工件尺寸比較小.jLBHrnAlLg2Head-Head：此類機床

4、工作臺不動，兩個旋轉軸均在主軸上.機床可加工地工件尺寸比較大.3Table-Head :此類機床地兩個旋轉軸分別處于主軸和工作臺上，工作臺可以旋轉，可裝夾尺寸較大地工件。主軸可擺動，改變刀軸方向靈活.XHAQX74J0X3、定位五軸與聯(lián)運五軸根據(jù)刀軸參與地加工方案來劃分類型，一般可分為如下兩類：1定位五軸(3+2軸定位五軸地刀軸矢量可以進行改變，但固定后沿著整個切削路徑過程刀軸矢量不變，控制路徑軸 X、Y、Z參與旋轉軸A(或者B、C,既是旋轉軸A(或者B、C定位后保持不變，只有X、Y、Z參與控制機床 切削移動丄DAYtRyKfE2聯(lián)動五軸整個切削路徑過程刀軸矢量可根據(jù)要求進行改變變，控制路徑軸

5、 X、Y、Z控制旋轉 A(B、C,即是通常所說地五軸聯(lián)動加工技術 .Zzz6ZB2Ltk二、客戶原有地模具數(shù)控編程加工工藝簡況為了更好地理解五軸加工技術所帶來地效益，先對對客戶原有地三軸加工工藝和工序狀況稍作介紹.1、試切機床為德國地“DMG(DMG-100P機床。其行程為1000X1000X1000mm?？刂葡到y(tǒng)為 heid530。主軸最高轉速 24000rpm。使用年限： 2008年新購，至今將近2年。編程所用地 CAM 軟件為 PowerMILL。使用地刀具材質(zhì)為普通硬質(zhì)合金涂層刀具。試切工件是一電器面蓋注塑模具前模，如圖1所示：dvzfvkwMIl帝痢度平岐外爪AMAIV*tn圈i電斛

6、面貴橫具荊樽2、常規(guī)二軸數(shù)控加工工藝表，如表1所示:表1三軸數(shù)控加工工藝表行號刀具和加工內(nèi)容加工時間（min路徑軌跡圖示備注1 12R0.5開粗6128R0二次開粗15參考前一刀具路徑作二次開粗36R0二次開粗12參考前一刀具路徑作二次開粗43R0二次開粗10參考前一刀具路徑對刀具長度允許范圍作二次開粗52R（局部二次開粗6參考前一刀具路徑對局部范圍作二次開粗68R4中光加工30中光分形面和料位78R4精加工75精加工分形面和料位8 12R0.5中光加工6帶2度斜度直紋面中光加工9 12R0.5精加工10帶2度斜度直紋面精加工10 3RQ光平面和斜度面精加工 4光平面和斜度面精加工11 3R1

7、.5 清角17按刀具伸出長度和參考8 求刀定義清角范圍122R1清角6局部清角-合計時間252-上述三軸加工完成后，圖1 “B局部截面示意圖”中所示地R角位只能使用R1.5地球頭刀進行清角，并且局 部陡峭位最小只能使用R4地球頭刀。圖1 “A局部截面示意圖”中所示地利角位最小使用R1地球頭刀。分形枕位所有角位只能使用R1.5地球頭刀進行清角。所剩下地殘留余量將留給電火花加工完成.rqyn14ZNXI三、五軸加工工件試切1.根據(jù)機床結構和控制系統(tǒng)型號修改后處理文件試切機床為德國 “DMG(DMU -100P機。行程1000X1000X1000mm。heid530控制系統(tǒng)，此機床為Table-He

8、ad 型，兩個旋轉軸分別放置在主軸和工作臺上 ，工作臺旋轉，主軸擺動，改變刀軸方向靈活，且為非標DMU - 100P機床,與一般地標準 DMU -100P機床不同之處在于主軸擺動軸是繞 X軸旋轉為A軸,擺角為-125度至 10度，而不是主軸擺動軸是繞 Y軸旋轉地B軸,擺角為-100度至90度.另外，還需增加特定地“AC高速高精度 自適應功能指令.所以還需對PowerMILL標準后處理文件(*.opt作修改：EmxvxOtOcoa將擺動軸設置為“azimuthaxis = A，將擺動軸地旋轉參照軸改為X軸“azimuthaxis param= ( 0.0 0.00.0 1.0 0.0 0.0 ”

9、 將旋轉軸地擺動極限修改為-125 度至 10度 “otary axis limits= ( -125.0 10.0 -99000.099000.00.01 1 具體修改參數(shù)如下：SixE2yXPq5 define keysazimuth axis = A elevation axis = C end defineazimuth centre = ( 0.0 0.0 0.0 azimuth axis param = ( 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 rotary axis limits = ( -125.0 10.0 -99000.0 99000.00.01 1 6ewMyi

10、rQFL b增加特定地“ATC高速高精度自適應功能”即增加CYCL DEF 392 ATC循環(huán)指令，具體修改參數(shù)如下：kavU42VRUs define block user TOOL_CHANGE_COMMONN。 G1 o Z-5 FMAX 。 M1 91 =CN o CYCL DEF 392 A TC Q240=+2 o Process Mode Q241=+2 o Default Weight end define2.NC程序代碼含義 PowerMILL后處理產(chǎn)生地NC程序段代碼及含義如下：0 BEGIN PGM 80_A TC MM 程序開始10 o Job Number : rou

11、-e1211 o Program Date : 06.03.08 - 22:23:2412 o Programmed by: ysr13 o PowerMILL Cb : 1098025 編程工程相關信息14 o DP Version : 149015 o Option File : DMU100P-H53016 o Output Workplane : 117 o18 o TOOL LIST : 3 tools19 o No. ID Diameter Tip Rad Length20 o 1 e12 12.0000.00060.00021 o 2 e12 12.0000.00060.000

12、所有刀具信息22 o 3 b10 10.0005.00050.00023 o24 o ESTIMA TED CUTTING TIME : 3 TOOLPA THS = 00:12:34 理論加工時間 y6v3ALoS8925 o26 LBL 17027 CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT 原點平移28 CYCL DEF 7.1 X0.00029 CYCL DEF 7.2 Y0.000 定義子程序 “LBL 170”30 CYCL DEF 7.3 Z0.00031 PLANE RESET STAY PLANE 功能復位（傾斜加工面32 LBL 033 BLK FORM 0.1 Z

13、 X-60.009 Y-50.003 Z-25.0 定義毛坯形狀34 BLK FORM 0.2 X150.006 Y50.008 Z30.035 L M129 取消 M128 （RTCP 功能 36 L M140 MBMAX 沿刀軸退離輪廓至行程范圍極限37。TOOL NUMBER:138。TOOL TYPE : ENDMILL39。TOOL ID : e12當前刀具信息40。TOOL DIA. 12.000 LENGTH 60.00041 TOOL CALL 1 Z S3500 DL+0.0 DR+0.0 換刀指令，開轉速，長度、半徑補償為 0M2ub6vSTnP42 L Z-5 FMAX

14、M91 Z 軸回機床原點下5mm43 Q1= +1500。PLUNGE FEEDRA TE Q 參數(shù)賦值下切速度44 Q2= +2200。CUTTING FEEDRATE Q 參數(shù)賦值切肖U速度45 Q3= +10000。RAPID SKIM FEEDRA TEQ參數(shù)賦值快進抬刀速度46 Q4= +15000。RAPID FEEDRA TE Q 參數(shù)賦值快進速度47 CYCL DEF 392 A TC激活高速高精度自適應循環(huán)Q240=+2。Process ModeATC表面光潔度優(yōu)先 Q24仁+2。Default Weight表示工件重量為默認48 CYCL DEF 32.0 TOLERANC

15、E 激活公差循環(huán)49 CYCL DEF 32.1 T0.100定義公差置（輪廓偏差50 CYCL DEF 32.2 HSC-MODE:0 定義公差置（更高地輪廓精度51 L M03 M03主軸順轉52 L M129 取消 M128 （RTCP 功能 53。54 CALL LBL 17055 CYCL DEF 7.0 DA TUM SHIFT56 CYCL DEF 7.1 IX+0.00057 CYCL DEF 7.2 IY+0.00058 CYCL DEF 7.3 IZ+50.00059 PLANE SPATIAL SPA+0.000 SPB+0.000 SPC+0.000 STAY 定義并啟

16、動 PLANE 空間角功能0YujCfmUCw60 L A+Q120 C+Q122 FQ4 M126用TNC 計算地值定位,M126旋轉軸旋轉軸上地最短路徑移動eUts8ZQVRd62。=63。TOOLPATH : rou-e12當前刀具路徑名64。WORKPLANE : World 程序編寫用戶坐標系65。=66 L M08 M08冷卻液開啟67 L X+150.499 Y-56.284 FQ31223 L Z+38.000 FQ31224 L M127 取消 M1261225 CALL LBL 170 執(zhí)行子程序 “LBL 170”1226 L M128用傾斜軸定位時保持刀尖位置 (RTCP功能1227 L X+32.353 Y-3.083 Z+88.000 A0.000 C0.000 FQ31228 L X-31.465 Y-38.000 Z+67.5001708 L X+111.057 Y+21.866 Z+30.000 FQ3 1709 L Z+88.0001710 L M09 M08冷卻液關閉1711 L M129 取消 M1281712 L M127 取消 M1261713 CALL LBL 170 執(zhí)行子程序 “LB