多軸加工的技術(shù)特點(diǎn)

多軸加工的技術(shù)特點(diǎn)第1頁(yè)/共96頁(yè)一、多軸加工的理解

所謂多軸加工就是在原有三軸加工的基礎(chǔ)上增加了旋轉(zhuǎn)軸的加工。第2頁(yè)/共96頁(yè)多軸加工的情況可以分為：1、利用多軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行三軸以上的聯(lián)動(dòng)加工如：三個(gè)直線軸同一個(gè)或二個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)加工。這種加工稱為：4軸聯(lián)動(dòng)或5軸聯(lián)動(dòng)加工。第3頁(yè)/共96頁(yè)需要五軸聯(lián)動(dòng)加工的某發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪第4頁(yè)/共96頁(yè)加工葉輪第5頁(yè)/共96頁(yè)2、利用多軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行任意兩軸或三軸的聯(lián)動(dòng)加工。

如：1~2個(gè)直線軸和1~2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動(dòng)加工第6頁(yè)/共96頁(yè)需要一個(gè)直線軸加一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)動(dòng)加工的柱面凸輪第7頁(yè)/共96頁(yè)加工螺旋槽第8頁(yè)/共96頁(yè)二、多軸加工的目的1、加工復(fù)雜形面2、提高加工質(zhì)量3、提高工作效率第9頁(yè)/共96頁(yè)多軸加工可切削復(fù)雜形面（1）復(fù)雜曲面—模具形面、葉片形面整體葉輪等

需要五軸聯(lián)動(dòng)加工的發(fā)動(dòng)機(jī)第三級(jí)大葉片需要五軸聯(lián)動(dòng)加工的某斜流壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪第10頁(yè)/共96頁(yè)需要五軸聯(lián)動(dòng)加工的某斜流壓氣機(jī)定子葉輪葉片緣頭處為非直紋面第11頁(yè)/共96頁(yè)加工鞋底模具第12頁(yè)/共96頁(yè)（1）利用球刀加工時(shí)，傾斜刀具軸線后可以提高加工質(zhì)量和切削效率接觸點(diǎn)切削速度為零接觸點(diǎn)切削速度不為零多軸加工可提高加工質(zhì)量第13頁(yè)/共96頁(yè)加工高爾夫球用具第14頁(yè)/共96頁(yè)（2）多軸加工可把點(diǎn)接觸改為線接觸從而提高加工質(zhì)量球刀的點(diǎn)接觸立銑刀的線接觸第15頁(yè)/共96頁(yè)(3)可以提高變斜角平面質(zhì)量

多軸加工利用端刃和側(cè)刃切削，使得變斜角平面表面粗糙度質(zhì)量提高第16頁(yè)/共96頁(yè)（4）多軸聯(lián)動(dòng)加工可以提高葉片加工質(zhì)量

三軸加工葉片前后緣質(zhì)量不好四軸加工葉片前后緣質(zhì)量較好第17頁(yè)/共96頁(yè)第18頁(yè)/共96頁(yè)三軸加工葉片優(yōu)點(diǎn)：編程簡(jiǎn)單、走刀路線比較好控制缺點(diǎn)：?jiǎn)蚊婕庸ひ鬃冃?、葉片邊緣質(zhì)量不好控制五軸加工葉片優(yōu)點(diǎn)：葉片邊緣質(zhì)量好、環(huán)繞加工對(duì)控制變形有利、大型葉片可以采用端刃切削提高效率缺點(diǎn)：編程復(fù)雜、裝夾要求高、設(shè)備要求高第19頁(yè)/共96頁(yè)多軸加工可提高工作效率充分利用切削速度充分利用刀具直徑例如：可使用大直徑面銑刀加工可應(yīng)用寬行加工的方法可改善接觸點(diǎn)的切削速度可以減小刀具長(zhǎng)度，提高刀具強(qiáng)度第20頁(yè)/共96頁(yè)寬行加工方法曲面零件大直徑銑刀寬行加工第21頁(yè)/共96頁(yè)三、多軸加工的特性1、編程復(fù)雜（尤其是后處理）2、工藝順序與三軸不同第22頁(yè)/共96頁(yè)編程復(fù)雜（尤其是后處理）

以UG為例：變軸銑、變軸輪廓銑、變軸順序銑、固定軸曲面輪廓銑等

后置處理當(dāng)中要考慮刀具的長(zhǎng)度，機(jī)床的結(jié)構(gòu)、工裝夾具的尺寸關(guān)系以及工件的安裝位置等第23頁(yè)/共96頁(yè)工藝順序與三軸不同三軸加工建?！绍壽E→生成代碼→裝夾零件→找正→建立工件坐標(biāo)系→加工五軸加工建模→生成軌跡→裝夾零件→找正→建立工件坐標(biāo)系→根據(jù)原點(diǎn)坐標(biāo)生成代碼→加工第24頁(yè)/共96頁(yè)多軸加工中

工件定位與機(jī)床部件的關(guān)系1、了解機(jī)床各部件之間的位置關(guān)系2、確定工件坐標(biāo)系原點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸的位置關(guān)系3、了解刀尖點(diǎn)或刀心點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)軸的位置關(guān)系第25頁(yè)/共96頁(yè)例如：MikronWF-74ch工作臺(tái)面距離A軸線125mm工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線C軸距離A軸線165mm第26頁(yè)/共96頁(yè)在UG中的第四軸配置就應(yīng)該這樣設(shè)置數(shù)據(jù)Y向偏置165Z向偏置-125最小角度-20最大角度45第27頁(yè)/共96頁(yè)最大角度359.999最小角度-359.999Y向偏置-165Z向偏置125第28頁(yè)/共96頁(yè)雙擺頭的五軸機(jī)床：刀尖點(diǎn)或者刀心點(diǎn)距離B軸的長(zhǎng)度。第29頁(yè)/共96頁(yè)DMG機(jī)床：刀尖點(diǎn)或者刀心點(diǎn)的位置第30頁(yè)/共96頁(yè)轉(zhuǎn)臺(tái)中心的位置轉(zhuǎn)臺(tái)中心到零件坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離是多少？第31頁(yè)/共96頁(yè)第32頁(yè)/共96頁(yè)第33頁(yè)/共96頁(yè)四、多軸加工所用的設(shè)備機(jī)床類型：1、四軸臥式加工中心：帶旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，B軸2、任意五軸聯(lián)動(dòng)加工中心：

雙擺頭、雙擺臺(tái)、一擺頭一擺臺(tái)3、車削中心或車銑復(fù)合機(jī)床：

車床有C軸、有C軸和Y軸、有C、Y和B軸第34頁(yè)/共96頁(yè)五軸帶雙擺頭第35頁(yè)/共96頁(yè)五軸帶雙擺臺(tái)第36頁(yè)/共96頁(yè)五軸帶一擺頭、一擺臺(tái)第37頁(yè)/共96頁(yè)4、立式加工中心加單數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)（3+1形式）5、立式加工中心加雙數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)（3+2形式）第38頁(yè)/共96頁(yè)第39頁(yè)/共96頁(yè)第40頁(yè)/共96頁(yè)第41頁(yè)/共96頁(yè)五、多軸的點(diǎn)位加工鏜孔、鉆孔、鉸孔、調(diào)頭鏜孔第42頁(yè)/共96頁(yè)鉆平行于X-Y平面的孔需要利用一次三角函數(shù)進(jìn)行計(jì)算第43頁(yè)/共96頁(yè)鉆空間斜孔需要利用二次或多次三角函數(shù)進(jìn)行計(jì)算第44頁(yè)/共96頁(yè)對(duì)于操作者而言必須熟練掌握的是：1）平面三角函數(shù)2）平面解析幾何3）代數(shù)第45頁(yè)/共96頁(yè)六、多軸的槽類加工1、柱面槽2、柱面凸輪第46頁(yè)/共96頁(yè)簡(jiǎn)單的柱面槽和圓柱凸輪槽的加工也可以利用二軸或三軸編程軟件進(jìn)行編程。步驟如下：1、把弧長(zhǎng)展開設(shè)為X坐標(biāo)值2、把導(dǎo)程設(shè)為Y坐標(biāo)值3、利用軟件對(duì)轉(zhuǎn)變后的X-Y平面曲線進(jìn)行插值運(yùn)算，最后生成X-Y平面內(nèi)的加工代碼4、把X值（弧長(zhǎng)）轉(zhuǎn)換成角度值第47頁(yè)/共96頁(yè)弧長(zhǎng)轉(zhuǎn)換為角度的公式：

l-弧長(zhǎng)R-圓柱最大半徑如果插值點(diǎn)非常多，則可利用Excel文件進(jìn)行處理。第48頁(yè)/共96頁(yè)七、多軸的曲面加工1、曲面類型葉片、葉輪加工、曲面、變斜角直紋面等第49頁(yè)/共96頁(yè)葉片第50頁(yè)/共96頁(yè)曲面第51頁(yè)/共96頁(yè)變斜角直紋面第52頁(yè)/共96頁(yè)2、多軸加工的刀具用法立銑刀端刃加工變軸銑第53頁(yè)/共96頁(yè)立銑刀側(cè)刃加工順序銑球刀避免干涉第54頁(yè)/共96頁(yè)面銑刀端刃加工寬行加工第55頁(yè)/共96頁(yè)八、多軸加工的工藝安排1、粗加工的工藝安排原則（1）盡可能地用平面加工或者三軸加工去除大余量

切削效率高，可預(yù)見結(jié)果（2）分層加工，留夠精加工余量

使加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力均衡防止變形過(guò)大（3）對(duì)于難加工材料或者窄縫的去粗可采用插銑第56頁(yè)/共96頁(yè)2、半精加工的工藝安排原則（1）給精加工留下均勻的較小的余量（2）給精加工留有足夠的剛性第57頁(yè)/共96頁(yè)第58頁(yè)/共96頁(yè)3、精加工的工藝安排原則（1）分區(qū)域精加工從淺到深，從上到下，從葉盆葉背到輪轂，“水落石出”（2）曲面→清根→曲面切忌底面余量過(guò)大造成清根時(shí)過(guò)切第59頁(yè)/共96頁(yè)第60頁(yè)/共96頁(yè)九、典型零件多軸加工

工藝路線分析1、斜筋結(jié)構(gòu)件的加工第61頁(yè)/共96頁(yè)加工步驟：（1）粗加工型腔用平面輪廓加工的方法加工型腔

UG用型腔銑。CAXA用區(qū)域式粗加工（2）半精加工用變軸順序銑分多刀次加工斜筋型腔（3）精加工用變軸順序銑一刀次精加工斜筋型腔第62頁(yè)/共96頁(yè)例題之一：具有拔模斜度的井字凹槽第63頁(yè)/共96頁(yè)CAXA和UG的建模第64頁(yè)/共96頁(yè)CAXA和UG的加工軌跡第65頁(yè)/共96頁(yè)Vericut仿真模型第66頁(yè)/共96頁(yè)例題之二：柱面凸輪凹槽第67頁(yè)/共96頁(yè)2、普通柱面凸輪的加工槽寬20mm槽深20mm第68頁(yè)/共96頁(yè)加工步驟：（1）粗加工柱面槽用Ф18立銑刀分多刀次粗加工柱面槽（2）精加工柱面槽用Ф20立銑刀一刀次精加工柱面槽（3）清根用Ф18

T型清根刀槽底清根第69頁(yè)/共96頁(yè)如果槽寬為45mm柱面槽加工步驟：（1）粗加工柱面槽用Ф20立銑刀分多刀次上下粗加工柱面槽（2）精加工柱面槽用Ф45立銑刀一刀次精加工柱面槽注意：編程時(shí)要為Ф20立銑刀編出三條粗加工軌跡程序。即：上、中、下三條線，并在槽邊留出0.5mm的精加工余量。第70頁(yè)/共96頁(yè)加工步驟：（1）粗加工三軸粗加工，并留余量單邊4mm（2）半精加變軸曲面輪廓銑上1/3部分余量0.5mm

中1/3部分余量1mm

下1/3部分余量2mm

底座1mm余量例題之三：?jiǎn)稳~片的加工第71頁(yè)/共96頁(yè)（3）精加工葉頂部分和上1/3部分，余量0mm（4）半精加工中1/3部分余量0.5mm

下1/3部分余量1mm

底座0.5mm（5）精加工中1/3部分，余量0mm

精加工底座，余量0mm（6）半精加工下1/3部分，余量0.5mm（7）精加工下1/3部分（8）清根第72頁(yè)/共96頁(yè)例題之四：葉輪的加工第73頁(yè)/共96頁(yè)工藝步驟：（1）裝夾與定位第74頁(yè)/共96頁(yè)（2）開槽和擴(kuò)槽

Ф3鍵槽刀、Ф3球刀注意：1）如果葉片之間的流道很窄，材料又不好加工，則可以采用插銑的方法2）開槽和擴(kuò)槽未必一次到底。根據(jù)情況可以分步驟完成。即開到一定深度先做半精加工，然后再繼續(xù)開槽第75頁(yè)/共96頁(yè)基于UG的開槽方式刀軸矢量方向?yàn)榱耸归_槽加工時(shí)，刀具不會(huì)與葉片曲面發(fā)生干涉，刀軸矢量應(yīng)為氣流通道兩側(cè)葉片曲面的矢量和

。

基于ＵＧ的刀軌動(dòng)態(tài)仿真——變軸銑方式第76頁(yè)/共96頁(yè)擴(kuò)槽加工UG仿真結(jié)果第77頁(yè)/共96頁(yè)（3）半精加工半精加工有兩種走刀路線。1）在兩個(gè)葉片之中進(jìn)行區(qū)域式加工葉片葉片葉片第78頁(yè)/共96頁(yè)2）對(duì)一個(gè)葉片環(huán)繞加工葉片軌跡第79頁(yè)/共96頁(yè)（3）精加工1）精加工葉背2）精加工葉盆3）精加工輪轂注意：對(duì)于長(zhǎng)葉片而言環(huán)繞加工比較合適。主要是控制變形。第80頁(yè)/共96頁(yè)（4）清根清根是葉片、葉輪加工的難點(diǎn)之一。經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題是過(guò)切和抬刀解決的方法是：

1）光順根部曲面

2）優(yōu)化程序

3）合理安排粗精加工工序

4）合理選擇切削刀具第81頁(yè)/共96頁(yè)十、多軸加工時(shí)軟件的后處理第82頁(yè)/共96頁(yè)后置處理文件名說(shuō)明單位選擇：英寸/毫米機(jī)床類型：銑床、車床、線切割第83頁(yè)/共96頁(yè)銑床種類第84頁(yè)/共96頁(yè)五軸帶雙擺頭第85頁(yè)/共96頁(yè)五軸帶雙擺臺(tái)第8