多軸加工技術(shù) 課件2.1.1 五軸數(shù)控機(jī)床

《多軸加工技術(shù)》學(xué)習(xí)情境2五軸數(shù)控編程

任務(wù)2.1模具的五軸數(shù)控編程知識(shí)點(diǎn)

五軸數(shù)控機(jī)床01五軸數(shù)控機(jī)床的類型1．雙擺頭結(jié)構(gòu)采用這類結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)不動(dòng)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸均在主軸上，稱為主軸傾斜五軸機(jī)床，或稱為雙擺頭結(jié)構(gòu)五軸機(jī)床。由于擺軸附帶一個(gè)主軸，所以雙擺頭自身的尺寸一般比較大。這類數(shù)控機(jī)床一般采用龍門(mén)式或動(dòng)梁龍門(mén)式結(jié)構(gòu),能加工的零件尺寸比較大，如航空筋肋梁結(jié)構(gòu)件等。01五軸數(shù)控機(jī)床的類型1．雙擺頭結(jié)構(gòu)圖2-1-1十字交叉型雙擺頭結(jié)構(gòu)圖2-1-2刀軸俯垂型結(jié)構(gòu)01五軸數(shù)控機(jī)床的類型2.雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)采用這類結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床刀軸方向不動(dòng)，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸均在工作臺(tái)上，稱為工作臺(tái)傾斜式五軸數(shù)控機(jī)床，或稱為雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸結(jié)構(gòu)機(jī)床。雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸數(shù)控機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性較好。制造成本較低，C軸回轉(zhuǎn)臺(tái)可無(wú)限制旋轉(zhuǎn)，但由于工作臺(tái)為主要回轉(zhuǎn)部件，尺寸受限。加工時(shí)工件隨著工作臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，需考慮裝夾承重，這類機(jī)床能加工尺寸比較小的零件，適用于葉輪、小型精密模具等。01五軸數(shù)控機(jī)床的類型2.雙轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)02五軸數(shù)控機(jī)床3．?dāng)[頭轉(zhuǎn)臺(tái)式結(jié)構(gòu)采用這類結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸中的主軸頭設(shè)置在刀軸一側(cè)，另一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸在工作臺(tái)一側(cè)，稱為工作臺(tái)/主軸傾斜式五軸結(jié)構(gòu)，或稱為擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)式五軸結(jié)構(gòu)。擺頭轉(zhuǎn)臺(tái)式結(jié)構(gòu)數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)布局較為靈活，可以是Ａ/Ｂ/Ｃ三軸中的任意兩軸組合，其結(jié)合了主軸傾斜和工作臺(tái)傾斜的優(yōu)點(diǎn)，加工靈活性和承載能力均有所改善。適用于葉片加工等。02五軸數(shù)控機(jī)床3．?dāng)[頭轉(zhuǎn)臺(tái)式結(jié)構(gòu)03五軸數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1.減少裝夾次數(shù)，提高加工效率五軸加工的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是僅需經(jīng)過(guò)一次裝夾即可完成復(fù)雜形狀零件的加工,如傾斜孔加工，曲面加工等。由于無(wú)需多次裝夾，五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)不僅縮短了加工周期,而且避免了因多次裝夾所造成的人工或機(jī)械誤差，大大提高了加工精度。03五軸數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)2.保持最佳的切削姿態(tài)由于具備五個(gè)軸向的自由度，根據(jù)曲面的法矢量，轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，使刀具總是保持最佳的切削姿態(tài)，提高切削效率。當(dāng)三軸加工切削刀具向頂端或工件邊緣移動(dòng)時(shí)，切削狀態(tài)逐漸變差。為保持最佳切削狀態(tài)，就需要旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)。如果要完整加工不規(guī)則平面，還需要將工作臺(tái)以不同方向多次旋轉(zhuǎn)。03五軸數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)3.有效避免加工干涉對(duì)于復(fù)雜的曲面零件，例如葉輪、葉片和模具陡峭側(cè)壁加工，某些加工區(qū)域由于三軸機(jī)床本身的缺陷會(huì)引起刀具干涉，無(wú)法滿足加工要求。五軸數(shù)控機(jī)床則可以通過(guò)刀軸空間姿態(tài)角控制，完成此類加工內(nèi)容。同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)短刀具加工深型腔，有效提升系統(tǒng)剛性，減少刀具數(shù)量，避免專用刀具，擴(kuò)大通用刀具的使用范圍，從而降低了生產(chǎn)成本。因此五軸機(jī)床通過(guò)改變刀具的切削方向，解決加工干涉問(wèn)題。03五軸數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)4.側(cè)銑加工提高加工效率和質(zhì)量對(duì)于一些傾斜面，五軸數(shù)控加工能夠利用刀具側(cè)刃以周銑方式完成零件側(cè)壁切削，從而提高加工效率和表面質(zhì)量。而三軸數(shù)控加工則依靠刀具的分層切削和后續(xù)打磨來(lái)逼近傾斜面。比如航空航天有曲面?zhèn)缺谳喞庸ば枨?，將刀具傾斜一定的角度，通過(guò)刀具側(cè)刃進(jìn)行銑削，能夠縮短加工時(shí)間和提高加工質(zhì)量。03五軸數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)5.擴(kuò)大加工的范圍一些曲面由于本身扭曲和各曲面間相互位置限制,如整體葉輪,加工時(shí)不得不轉(zhuǎn)動(dòng)刀具軸線，因此只能采用五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，否則很難甚至無(wú)法達(dá)到加工要求。另外在模具加工中，有時(shí)只能用五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床才能避免刀具與工件的干涉。04五軸數(shù)控機(jī)床的加工方式1.五軸定位加工五軸定位加工分為“3+2”和“4+1”兩種類型。所謂3+2或4+1定向加工，即五軸數(shù)控機(jī)床的部分進(jìn)給軸（主要是旋轉(zhuǎn)軸）在加工動(dòng)作實(shí)施過(guò)程中，僅起到刀具軸空間姿態(tài)或工件空間位置的方向改變且固定不做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，同時(shí)另一部分進(jìn)給軸實(shí)施進(jìn)給動(dòng)作，從而保證切削運(yùn)動(dòng)的有效實(shí)施，定向加工可以實(shí)現(xiàn)多工序集中，有效減少工件裝夾的次數(shù)，從而避免定位誤差對(duì)加工精度造成的影響。04五軸數(shù)控機(jī)床的加工方式3.“3+2”五軸定向加工04五軸數(shù)控機(jī)床的RTCP補(bǔ)償RTCP是指旋轉(zhuǎn)刀具中心點(diǎn)，通常可把刀具中心點(diǎn)認(rèn)為是刀尖點(diǎn)。攜帶RTCP功能的數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)刀尖點(diǎn)和方向矢量信息自動(dòng)計(jì)算出工作臺(tái)位置。RTCP的優(yōu)勢(shì)在于能準(zhǔn)確的控制切削速度。在金屬加工中切削速度一致性對(duì)加工效果有較大的影響。RTCP補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)五軸刀補(bǔ)，NC文件就是刀尖點(diǎn)刀路；CAM出五軸刀路更簡(jiǎn)單，并且長(zhǎng)直線和圓弧在沒(méi)有干涉時(shí)可以不打散成小線段，加工效果也會(huì)更好；加工精度更容易控制，比如軌跡平滑使用時(shí)，如果不帶RTCP，對(duì)加工精度