第四章高速切削與五軸聯(lián)動(dòng)加工編程基礎(chǔ)第四章高速切削與五軸聯(lián)動(dòng)加工編程基礎(chǔ)第一節(jié)高速切削編程方法

第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝

第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立

第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償?shù)谝还?jié)高速切削編程方法一、高速加工編程與普通加工編程的區(qū)別

高速切削中的數(shù)控編程代碼并不僅僅在切削速度、切削深度和進(jìn)給量上不同于普通加工，而且還必須是全新的加工策略，以創(chuàng)建有效、精確、安全的刀具路徑，從而達(dá)到預(yù)期的加工要求。

1.高速加工中數(shù)控編程的特點(diǎn)

1)由于高速切削的特殊性和控制的復(fù)雜性，編程要注意加工方法的安全性和有效

2)要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn)，這會(huì)直接影響加工質(zhì)量和機(jī)床主軸等零件的壽命。

3)要盡量使刀具所受載荷均勻，這會(huì)直接影響刀具的壽命。

2.對(duì)CAM編程軟件的功能要求第一節(jié)高速切削編程方法(1)很高的計(jì)算編程速度高速加工中采用高轉(zhuǎn)速、小背吃刀量、快進(jìn)給，其NC程序比傳統(tǒng)數(shù)控加工程序要大得多，因而要求軟件計(jì)算速度要快，以節(jié)省刀具軌跡編輯和優(yōu)化編程的時(shí)間。

(2)全程自動(dòng)防過(guò)切處理能力及自動(dòng)刀柄干涉檢查能力高速加工以傳統(tǒng)加工近10倍的切削速度進(jìn)行加工，一旦發(fā)生過(guò)切，對(duì)機(jī)床、產(chǎn)品和刀具將嚴(yán)重的后果，所以要求其CAM軟件系統(tǒng)必須具有全程自動(dòng)防過(guò)切處理的能力及自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、繞避功能。第一節(jié)高速切削編程方法(3)豐富的高速切削刀具軌跡策略高速加工對(duì)進(jìn)給方式比傳統(tǒng)方式有著特殊要求，為確保最大的切削效率和高速切削時(shí)加工的安全性，CAM軟件系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)加工瞬時(shí)余量的大小自動(dòng)對(duì)進(jìn)給率進(jìn)行優(yōu)化處理，能自動(dòng)進(jìn)行刀具軌跡編輯優(yōu)化、加工殘余分析，并對(duì)待加工軌跡監(jiān)控，以確保高速加工刀具受力狀態(tài)的平穩(wěn)性，提高刀具的使用壽命。

3.高速加工對(duì)數(shù)控程序編寫(xiě)的要求

(1)保持恒定的切削載荷

1)保持金屬去除量的恒定。第一節(jié)高速切削編程方法圖4-1仿形加工與分層切削對(duì)比示意圖2)刀具要平滑地切入工件。第一節(jié)高速切削編程方法圖4-2Z向直接插入與坡走/螺旋切入對(duì)比示意圖3)保證刀具軌跡的平滑過(guò)渡。第一節(jié)高速切削編程方法圖4-3刀具軌跡的平滑過(guò)渡示意圖4)在尖角處要有平滑的進(jìn)給軌跡。第一節(jié)高速切削編程方法圖4-4尖角處刀具軌跡比較示意圖

a)不好b)好c)很好d)拐角處圓弧連接第一節(jié)高速切削編程方法(2)保證工件的高精度保證工件的高精度，重要的方法是盡量減少刀具的切入次數(shù)，如圖4-5所示。圖4-5減少刀具切入次數(shù)示意圖第一節(jié)高速切削編程方法(3)保證工件的優(yōu)質(zhì)表面

1)在高速切削過(guò)程中，過(guò)小的進(jìn)給量會(huì)影響實(shí)際的進(jìn)給速率，造成切削力的不穩(wěn)定，產(chǎn)生切削振動(dòng)，從而影響工件表面的質(zhì)量，故高速切削過(guò)程應(yīng)采用合適的進(jìn)給量平滑加工，如圖4-6所示。圖4-6進(jìn)給量對(duì)工件加工表面的影響2)在高速切削過(guò)程中不要采用逆銑削方式，第一節(jié)高速切削編程方法而要采用順銑削方式。

3)不要采用Z向垂直下刀；對(duì)于帶有敞口型腔的區(qū)域，盡量從材料的外面進(jìn)給，以水平圓弧等方式切入；對(duì)于有回旋空間的封閉區(qū)域，盡量采用螺旋下刀，在局部區(qū)域切入；對(duì)于空間狹長(zhǎng)的封閉型腔，無(wú)法采用螺旋下刀，可采用斜線或“之字形”進(jìn)刀。

(4)編輯優(yōu)化刀具軌跡

1)避免多余空刀。

2)使用刀具軌跡裁剪修復(fù)功能。

3)利用軟件進(jìn)行可視化仿真加工模擬與過(guò)切檢查，如Vericut軟件就可以很好地檢測(cè)干涉，優(yōu)化程序。

4)殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段。

4.粗加工數(shù)控編程第一節(jié)高速切削編程方法(1)恒定的金屬切除率在高速切削的粗加工過(guò)程中，保持恒定的金屬切除率，可以獲得以下的加工效果：①保持穩(wěn)定的切削力；②保持切屑尺寸的恒定；③沒(méi)有必要去熟練操作進(jìn)給量和主軸轉(zhuǎn)速；④較好的熱轉(zhuǎn)移，使刀具和工件均保持在較冷的溫度狀態(tài)；⑤延長(zhǎng)刀具的壽命；⑥較好的加工質(zhì)量等。

(2)恒定的切削條件為保持恒定的切削條件，一般主要采用層切法、順銑方式加工，或采用在實(shí)際加工點(diǎn)計(jì)算加工條件等方式進(jìn)行粗加工，如圖4-7所示。圖4-7粗加工方式示意圖第一節(jié)高速切削編程方法(3)進(jìn)給方式的選擇

1)對(duì)于帶有敞口型腔的區(qū)域，盡量從材料的外面進(jìn)給，以實(shí)時(shí)分析材料的切削狀況；對(duì)于封閉區(qū)域，采用螺旋進(jìn)刀，從局部區(qū)域切入。

2)選擇單一路徑切削模式來(lái)進(jìn)行順銑，盡可能不中斷切削過(guò)程和刀具路徑，盡量減少刀具的切入、切出次數(shù)，以獲得相對(duì)穩(wěn)定的切削過(guò)程。

3)盡量避免加工方向的急劇改變。

(4)在Z方向切削連續(xù)的平面粗加工所采用的方法通常是在Z方向切削連續(xù)的平面。第一節(jié)高速切削編程方法圖4-8在Z方向切削連續(xù)的平面示意圖5.精加工數(shù)控編程第一節(jié)高速切削編程方法(1)筆式加工筆式加工的作用類似于傳統(tǒng)加工中的清角，但傳統(tǒng)加工中的清角通常在精加工結(jié)束后進(jìn)行；而筆式加工屬于粗加工后的半精加工。圖4-9筆式銑削示意圖(2)余量加工(清根)余量銑削類似于筆式銑削，其采用的加工思想與筆式銑削相同。第一節(jié)高速切削編程方法(3)控制殘余高度在切削3D外形的時(shí)候，計(jì)算NC精加工步長(zhǎng)的方法主要是根據(jù)殘余高度，而不是使用等量步長(zhǎng)。

1)實(shí)際殘余高度加工。

2)XY優(yōu)化。圖4-10控制殘余高度

a)根據(jù)法向計(jì)算步長(zhǎng)b)斜坡XY優(yōu)化示意圖第一節(jié)高速切削編程方法(4)應(yīng)用邊界識(shí)別功能應(yīng)用邊界識(shí)別功能可很好地控制精加工余量，獲得良好的加工表面，如圖4-11所示。圖4-11沒(méi)有邊界識(shí)別與采用邊界識(shí)別對(duì)比示意圖

a)沒(méi)有邊界識(shí)別功能b)采用邊界識(shí)別功能(5)高速精加工策略高速精加工策略包括三維偏置、等高精加工第一節(jié)高速切削編程方法和最佳等高精加工、螺旋等高精加工等策略。

二、高速加工切削參數(shù)的合理設(shè)置

1.刀具的選擇圖4-12立銑刀示意圖第一節(jié)高速切削編程方法圖4-13立銑刀受力示意圖第一節(jié)高速切削編程方法圖4-14刀尖圓弧半徑

對(duì)銑削力的影響第一節(jié)高速切削編程方法2.切削參數(shù)選擇圖4-15銑刀的有效直徑的計(jì)算(1)銑刀有效直徑和有效線速度及轉(zhuǎn)速的確定銑刀實(shí)際參與切削第一節(jié)高速切削編程方法部分的直徑稱有效直徑；銑刀實(shí)際參與切削部分的最大線速度定義為有效線速度。第一節(jié)高速切削編程方法第一節(jié)高速切削編程方法圖4-16有效直徑選擇曲線第一節(jié)高速切削編程方法圖4-17按有效直徑與有效切削速度確定轉(zhuǎn)速(2)徑向銑削深度與每齒進(jìn)給量在應(yīng)用球頭銑刀進(jìn)行曲面精加工第一節(jié)高速切削編程方法時(shí)，為獲得較低的表面粗糙度值，減少手工拋光工作量或省去手工拋光，徑向銑削深度最好和每齒進(jìn)給量相等。圖4-18徑向銑削深度對(duì)表面紋理的影響第一節(jié)高速切削編程方法圖4-19徑向銑削深度、每齒進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝一、多軸數(shù)控加工工藝特點(diǎn)

1.五軸機(jī)床的概念

2.四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工的工藝特點(diǎn)

3.五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工工藝特點(diǎn)

１)可有效避免刀具干涉，加工一般三軸數(shù)控機(jī)床所不能加工的復(fù)雜曲面,如類似倒勾曲面。

２)可一次裝夾完成加工出連續(xù)、平滑的自由曲面。

３)五軸加工時(shí)使刀具相對(duì)于工件表面可處于最有效的切削狀態(tài)，避免了刀具(刀尖點(diǎn))零線速度加工帶來(lái)的切削效率極低、加工表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化。

４)對(duì)于直紋面類零件，可采用側(cè)銑方式一刀成形。第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝５)對(duì)一般立體型面特別是較為平坦的大型表面，可用大直徑面銑刀端面貼近表面進(jìn)行加工。

６)在某些加工場(chǎng)合，可采用較大尺寸的刀具避開(kāi)干涉進(jìn)行加工。

７)可使用短的切削刀具。

８)符合工件一次裝夾便可完成全部或大部分加工的機(jī)床發(fā)展方向，并且能獲得更高加工精度、質(zhì)量和效率。圖4-20坐標(biāo)加工原理

a)三坐標(biāo)曲面加工原理b)五坐標(biāo)曲面加工原理第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝圖4-21五坐標(biāo)加工的應(yīng)用第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝圖4-22三軸加工刀具長(zhǎng)度與五軸加工刀具長(zhǎng)度比較

a)三軸加工b)五軸加工第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝二、常用刀具選擇及工藝安排

1.銑削加工常用刀具圖4-23銑削加工常用刀具

a)平底立銑刀b)面銑刀c)球頭刀d)圓鼻刀e)鼓形刀f)錐形刀1)球頭刀加工時(shí)，零件形狀與安裝方位及進(jìn)給方向的變化對(duì)進(jìn)給行距的影響較小。第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝2)平底刀加工時(shí)，行距對(duì)零件形狀、安裝方位及進(jìn)給方向的變化非常敏感。

3)圓鼻刀加工時(shí)，其影響規(guī)律介于平底刀與球頭刀之間。

4)鼓形刀加工時(shí)，行距對(duì)零件形狀、安裝方位及進(jìn)給方向的變化也很敏感，但與平底刀和環(huán)形刀加工時(shí)的規(guī)律相反。

2.切削參數(shù)選擇

(1)刀具直徑的確定計(jì)算依據(jù)——球形刀刀具半徑應(yīng)小于加工表面凹處的最小曲率半徑。

1)加工效率。

2)法向矢量轉(zhuǎn)動(dòng)誤差。

3)刀具的大小應(yīng)與加工表面的大小匹配。

4)取值范圍。第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝(2)切削深度主要受機(jī)床、工件和刀具的剛度限制，在剛度允許的情況下，盡可能加大切削深度，以減少切削次數(shù)，提高加工效率；對(duì)于精度和表面粗糙度有較高要求的零件，應(yīng)留有足夠的加工余量。

(3)主軸轉(zhuǎn)速n(單位為r/min)(4)進(jìn)給速度要根據(jù)零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具與工件材料選取。

1)加工圓弧段時(shí)，切削點(diǎn)的實(shí)際進(jìn)給速度并不等于編程數(shù)值。

2)復(fù)雜形狀零件的加工特別是多坐標(biāo)加工時(shí)，如果進(jìn)給速度是恒定的，材料切除率常常波動(dòng)并且可能超過(guò)刀具容量的極限，機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸的速度和加速度也可能超出允許的范圍。第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝3)為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)給速度自動(dòng)生成，必須根據(jù)工件與刀具的幾何信息計(jì)算刀具沿軌跡移動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)材料切除率。

3.加工工序的劃分

(1)刀具集中分序法以同一把刀完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，以減少頻繁換刀而造成的效率降低、加工程序的編制和檢查難度加大等情況。

(2)粗、精加工分序法以粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序，精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。

(3)按加工部位分序法以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。

4.工件裝夾方式的確定

１)盡量采用組合夾具。第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝２)零件定位、夾緊的部位應(yīng)考慮到不妨礙各部位的加工、更換刀具以及重要部位的測(cè)量。

３)夾緊力應(yīng)力求通過(guò)或靠近主要支承點(diǎn)或在支承點(diǎn)所組成的三角形內(nèi)，應(yīng)力求靠近切削部位，并作用在剛性較好的地方，以減小零件變形。

４)零件的裝夾、定位要考慮到重復(fù)安裝的一致性，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高同一批零件加工的一致性。

5.對(duì)刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定

１)選擇對(duì)刀點(diǎn)的原則：便于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的相互位置、容易找正、加工過(guò)程中便于檢查、引起的加工誤差小。

２)對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)在工件上、夾具上或機(jī)床上，但必須與工件的定位基準(zhǔn)(相當(dāng)于與工件坐標(biāo)系)有已知的準(zhǔn)確關(guān)系。第二節(jié)多軸數(shù)控加工的工藝３)對(duì)刀時(shí)直接或間接地使對(duì)刀點(diǎn)與刀位點(diǎn)重合。

４)換刀點(diǎn)應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容安排。第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立一、四軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立

常見(jiàn)的四軸機(jī)床結(jié)構(gòu)為帶轉(zhuǎn)臺(tái)的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床、帶擺頭的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工機(jī)床。

1.帶轉(zhuǎn)臺(tái)四軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立圖4-24帶轉(zhuǎn)臺(tái)四軸機(jī)床的加工坐標(biāo)系的建立第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立(1)檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面對(duì)Z軸的平行度方法如下：把千分表吸在主軸上，讓表頭接觸到轉(zhuǎn)臺(tái)Z1的位置，保持機(jī)床X軸、Y軸位置不變，沿Z軸移動(dòng)至Z2，此時(shí)的讀數(shù)應(yīng)該為零；否則可能是第四軸與工作臺(tái)的接觸面不夠清潔，需要擦拭以后再檢測(cè)(此過(guò)程一般只在移動(dòng)過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)的情況下進(jìn)行，否則此值不易變動(dòng))。

(2)檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)面對(duì)Y軸的平行度方法如下：把千分表吸在主軸上，讓表頭接觸到轉(zhuǎn)臺(tái)的Y1位置，保持機(jī)床X軸、Z軸位置不變，沿Y軸移動(dòng)至Y2，此時(shí)的讀數(shù)應(yīng)該為零；否則需要將固定轉(zhuǎn)臺(tái)的螺栓松動(dòng)后調(diào)整轉(zhuǎn)臺(tái)，使之在XY平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終使千分表沿Y向移動(dòng)的示值為零即可。

(3)設(shè)定工件坐標(biāo)系

1)設(shè)定回轉(zhuǎn)軸的Y向坐標(biāo)。第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立2)設(shè)定回轉(zhuǎn)軸的Z向坐標(biāo)。

3)接下來(lái)即可裝夾工件，設(shè)定X向坐標(biāo)。

4)設(shè)定回轉(zhuǎn)軸的工件坐標(biāo)系。

2.帶擺頭四軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立圖4-25帶擺頭四軸機(jī)床的加工坐標(biāo)系的建立第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-26擺軸校正方法

a)擺軸校正方法一b)擺軸校正方法二第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立(1)校正擺軸使主軸垂直于工作臺(tái)(對(duì)刀B軸原點(diǎn))

(2)對(duì)Z軸的工件原點(diǎn)操作人員要知道編程人員把Z軸坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置到了工件上的哪個(gè)位置，這里的對(duì)刀點(diǎn)就對(duì)到哪個(gè)位置。

(3)對(duì)X、Y軸的工件原點(diǎn)按照三軸操作去找工件的原點(diǎn)，把工件原點(diǎn)的X、Y坐標(biāo)值分別輸入到工件坐標(biāo)系中對(duì)話框的X、Y框中，并按“確定”按鈕保存。第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立(4)測(cè)定擺長(zhǎng)找一塊最好是用磨床磨過(guò)的墊塊，置于工作臺(tái)面，在B軸零度(主軸垂直于工作臺(tái)面)時(shí)，把刀尖移動(dòng)到墊塊的上表面；再把刀具抬高一個(gè)刀具半徑，記錄下此時(shí)機(jī)床Z坐標(biāo)值，設(shè)為“P1”；讓B軸擺動(dòng)到“90°”或“-90°”，再讓刀具移動(dòng)到墊塊上表面，記下此時(shí)機(jī)床Z坐標(biāo)的數(shù)值為“P2”；|P1|－|P2|=P(擺長(zhǎng))，將擺長(zhǎng)存儲(chǔ)在機(jī)床指定參數(shù)位置，以便程序調(diào)用，如圖4-27所示。圖4-27測(cè)定擺長(zhǎng)第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立(5)測(cè)定偏差量大多數(shù)的機(jī)床在制造時(shí)，主軸的軸線與回轉(zhuǎn)軸的軸線之間會(huì)產(chǎn)生一定的制造誤差，這個(gè)誤差量在主軸發(fā)生回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)直接影響到刀具的實(shí)際運(yùn)動(dòng)量。

二、五軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立

對(duì)三種主要結(jié)構(gòu)類型的五軸機(jī)床對(duì)刀操作與三軸機(jī)床的不同點(diǎn)概述如下：①雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床（工作臺(tái)回轉(zhuǎn)、擺動(dòng)），在工件裝夾之前測(cè)量確定兩轉(zhuǎn)軸軸線和擺軸軸線的交點(diǎn)、轉(zhuǎn)臺(tái)表面到擺軸軸線的距離，還要進(jìn)行轉(zhuǎn)臺(tái)水平校正，裝夾工件時(shí)找正工件或測(cè)量出工件位置偏差。

1.雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-28雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸機(jī)床的結(jié)構(gòu)(1)雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸機(jī)床的工件第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立坐標(biāo)，一般可取雙轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)作為工件坐標(biāo)原點(diǎn)，因此，雙轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)床的對(duì)刀也就是要找到雙轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)，工件原點(diǎn)的X軸、Y軸、Z軸坐標(biāo)值均由轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸線交點(diǎn)確定。

1)校正雙轉(zhuǎn)臺(tái)。

2)校正B軸零位(對(duì)刀B軸原點(diǎn))。圖4-29校正雙轉(zhuǎn)臺(tái)第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立3)找C軸轉(zhuǎn)臺(tái)的中心(對(duì)刀X軸、Y軸原點(diǎn))。

4)找出B軸、C軸線的交點(diǎn)(對(duì)刀Z軸原點(diǎn))。

①測(cè)量擺長(zhǎng)：使B軸運(yùn)動(dòng)至G55對(duì)刀點(diǎn)的位置，X軸、Y軸移動(dòng)至主軸中心與C軸轉(zhuǎn)臺(tái)的中心位置重合(即機(jī)床移動(dòng)至G55X0Y0B0)，在“手輪方式”下把“相對(duì)移動(dòng)量KA”項(xiàng)清零，再讓B軸擺動(dòng)-90°，如圖4-30所示為雙轉(zhuǎn)臺(tái)擺長(zhǎng)測(cè)量示意圖。圖4-30雙轉(zhuǎn)臺(tái)擺長(zhǎng)測(cè)量第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立②對(duì)刀C軸轉(zhuǎn)臺(tái)高度：將B軸運(yùn)動(dòng)至G55對(duì)刀點(diǎn)的位置，用刀尖接觸C軸轉(zhuǎn)臺(tái)表面，將此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)值記為“ZH2”。

③設(shè)定Z軸原點(diǎn)坐標(biāo)：G55—Z=ZH2－|ZH1|，將此數(shù)值輸入G55對(duì)話框的Z框中并按“確定”按鈕保存。

5)裝夾工件。

6)選定C軸的基準(zhǔn)邊(對(duì)刀C軸原點(diǎn))。

7)找工件基準(zhǔn)點(diǎn)與轉(zhuǎn)臺(tái)中心點(diǎn)的偏差。(2)雙轉(zhuǎn)臺(tái)五軸機(jī)床程序頭、尾的標(biāo)準(zhǔn)格式第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立2.單轉(zhuǎn)臺(tái)單擺頭機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立圖4-31單轉(zhuǎn)臺(tái)單擺頭五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立(1)單轉(zhuǎn)臺(tái)單擺頭五軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立單轉(zhuǎn)臺(tái)單擺頭五軸機(jī)床，一般將工件原點(diǎn)取在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)(C軸)的旋轉(zhuǎn)軸線上，因此對(duì)刀時(shí)必須找到轉(zhuǎn)臺(tái)的中心。

1)校正擺軸，使主軸垂直于工作臺(tái)(對(duì)刀B軸原點(diǎn))。圖4-32擺軸校正方法

a)擺軸校正方法一b)擺軸校正方法二第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立2)轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)中心(對(duì)刀X、Y軸原點(diǎn))，如圖4-33所示，把表吸到刀柄上，并保證表和刀柄360°范圍內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)不受任何阻礙；調(diào)整機(jī)床X軸、Y軸、Z軸和千分表位置，使得千分表在隨刀柄旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，表針基本能接觸到旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的內(nèi)孔壁；進(jìn)一步調(diào)整X軸、Y軸的位置，直到千分表的讀數(shù)在內(nèi)壁任意位置基本相等；把此時(shí)X軸、Y軸的機(jī)床坐標(biāo)值輸入到G55對(duì)話框的X、Y框中，并按“確定”按鈕保存。圖4-33測(cè)量轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心位置第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立3)裝夾工件和刀具。

4)選定C軸的基準(zhǔn)邊(對(duì)刀C軸原點(diǎn))。

5)對(duì)Z軸的工件原點(diǎn)。

6)找出旋轉(zhuǎn)臺(tái)的中心和工件中心的偏差。7)測(cè)定擺長(zhǎng)。第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-34測(cè)量擺長(zhǎng)第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-35擺長(zhǎng)補(bǔ)正值設(shè)定8)將系統(tǒng)中刀長(zhǎng)補(bǔ)正值清零。第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-36“刀具定義”對(duì)話框9)換刀后的對(duì)刀。

(2)程序頭、尾的標(biāo)準(zhǔn)格式

3.雙擺頭五軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-37雙擺頭五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)(1)雙擺頭五軸機(jī)床的工件坐標(biāo)系的建立第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立1)校正擺軸，使主軸垂直于工作臺(tái)(對(duì)刀B軸原點(diǎn))，校正方法與單擺頭五軸機(jī)床相同。圖4-38雙擺頭C軸校正方法第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立2)校正旋轉(zhuǎn)軸，使B軸旋轉(zhuǎn)軸線與Y軸平行(對(duì)刀C軸原點(diǎn))，如圖4-38所示。

3)裝夾工件和刀具。

4)X軸、Y軸、Z軸對(duì)刀。

5)測(cè)定擺長(zhǎng)。圖4-39測(cè)量擺長(zhǎng)第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-40擺長(zhǎng)補(bǔ)正值設(shè)定6)將系統(tǒng)中刀長(zhǎng)補(bǔ)正值清零。第三節(jié)五軸機(jī)床工件坐標(biāo)系的建立圖4-41“刀具定義”對(duì)話框7)換刀后的對(duì)刀。

(2)程序頭、尾的標(biāo)準(zhǔn)格式第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償一、二維刀具半徑補(bǔ)償與三維刀具半徑補(bǔ)償

1.二維刀具半徑補(bǔ)償

(1)銑削加工刀具半徑補(bǔ)償

1)刀具半徑補(bǔ)償功能：在二維輪廓數(shù)控銑削加工過(guò)程中，由于旋轉(zhuǎn)刀具具有一定的刀具半徑，刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡并不等于所需加工零件的實(shí)際輪廓，而是偏移零件輪廓表面一個(gè)刀具半徑值。

2)刀具半徑補(bǔ)償類型：根據(jù)刀具半徑補(bǔ)償在工件拐角處過(guò)渡方式的不同，刀具半徑補(bǔ)償通常分成兩種補(bǔ)償方式，分別稱為B型刀補(bǔ)和C型刀補(bǔ)。

3)刀具半徑補(bǔ)償方向：如圖4-44所示，銑削加工刀具半徑補(bǔ)償分為刀具半徑左補(bǔ)償(用G41定義)和刀具半徑右補(bǔ)償(用G42定義)，使用非零的Dnn代碼選擇正確的刀具半徑偏置寄存器。第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-42B型刀補(bǔ)第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-43C型刀補(bǔ)第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-44刀具半徑左補(bǔ)償G41與刀具半徑右補(bǔ)償G42的判定

a)左補(bǔ)償b)右補(bǔ)償?shù)谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償4)刀具半徑補(bǔ)償過(guò)程：在實(shí)際輪廓加工過(guò)程中，刀具半徑補(bǔ)償執(zhí)行過(guò)程一般分為三步：①刀具半徑補(bǔ)償建立——刀具由起刀點(diǎn)以進(jìn)給速度接近工件，刀具半徑補(bǔ)償偏置方向由G41(左補(bǔ)償)或G42(右補(bǔ)償)確定；②刀具半徑補(bǔ)償進(jìn)行——一旦建立了刀具半徑補(bǔ)償狀態(tài)，則一直維持該狀態(tài)，直到取消刀具半徑補(bǔ)償為止；③刀具半徑補(bǔ)償取消——刀具撤離工件，回到退刀點(diǎn)，取消刀具半徑補(bǔ)償。

5)刀具半徑補(bǔ)償指令格式：

6)刀具半徑補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用：①通過(guò)設(shè)置不同的刀具半徑補(bǔ)償值，可以用同一段程序，對(duì)零件進(jìn)行粗、精加工；②通過(guò)改變刀具半徑補(bǔ)償值，可以修正工件加工尺寸；③利用同一個(gè)程序，加工同一公稱尺寸的凹、凸型面。第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償(2)車削加工刀尖半徑補(bǔ)償對(duì)于車削數(shù)控加工，由于車刀的刀尖通常是一段半徑很小的圓弧，而假設(shè)的刀尖點(diǎn)并不是切削刃圓弧上的一點(diǎn)，因此在車削錐面、倒角或圓弧時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)切削不足或切削過(guò)量的現(xiàn)象。

2.三維刀具半徑補(bǔ)償圖4-45加工表面上切觸點(diǎn)

坐標(biāo)及單位法矢量第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償(1)基本概念

1)加工表面上切觸點(diǎn)坐標(biāo)及單位法矢量。

2)刀具類型及刀具參數(shù)。圖4-46刀具類型及刀具參數(shù)

a)球頭刀(R=)b)環(huán)形刀(R＞)c)面銑刀(=0)3)刀具中心。

(2)功能代碼設(shè)置三維刀具半徑補(bǔ)償建立用G141實(shí)現(xiàn)。

(3)三維刀具補(bǔ)償原理第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償?shù)谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償?shù)谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償(4)編程格式程序段基本格式為：G01XYZIJK；刀具參數(shù)用G141設(shè)置，格式為：G141RR1；如果不定義R、R1，則自動(dòng)將它們?cè)O(shè)置為0。

二、二維刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償與三維刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償對(duì)于二坐標(biāo)和三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償可由數(shù)控機(jī)床操作者通過(guò)手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)程序命令方式實(shí)現(xiàn)。

三、在CAM軟件中的刀具補(bǔ)償

1.定義刀具參數(shù)圖4-47創(chuàng)建刀具對(duì)話框第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-48刀具參數(shù)設(shè)置對(duì)話框2.刀具補(bǔ)償?shù)氖褂玫谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償(1)Cutcom單擊“Cutcom”下拉菜單可以選擇是在何種方式下應(yīng)用刀具半徑補(bǔ)償，有3個(gè)選項(xiàng)：①Inactive(不激活)，如圖4-51所示，默認(rèn)狀態(tài)下刀具半徑補(bǔ)償功能是不生效的。圖4-49面加工對(duì)話框第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-50機(jī)床控制對(duì)話框第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-51刀具補(bǔ)償對(duì)話框(不激活)第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-52進(jìn)刀/退刀時(shí)補(bǔ)償?shù)谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-53進(jìn)刀/退刀時(shí)補(bǔ)償設(shè)置對(duì)話框(2)MinimumMoveMinimumMove僅僅應(yīng)用于自動(dòng)的進(jìn)/退刀方式第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償。

(3)MinimumAngleMinimumAngle僅僅應(yīng)用于自動(dòng)的進(jìn)/退刀方式。

(4)OutputPlane選中OutputPlane復(fù)選框就意味著要在啟用刀具半徑補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)在程序段中添加工作平面選擇指令，該平面是刀具半徑補(bǔ)償指令生效的平面。圖4-54使用補(bǔ)償指令前第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-55使用補(bǔ)償指令后四、在四軸、五軸數(shù)控系統(tǒng)中的刀具補(bǔ)償?shù)谒墓?jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償四軸數(shù)控系統(tǒng)按旋轉(zhuǎn)軸的布局方式可分為：回轉(zhuǎn)工作臺(tái)四軸（圖4?56）和回轉(zhuǎn)主軸頭四軸（圖4?57）。圖4-56回轉(zhuǎn)工作臺(tái)四軸第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-57回轉(zhuǎn)主軸頭四軸第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-58雙回轉(zhuǎn)主軸頭五軸第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-59雙回轉(zhuǎn)工作臺(tái)五軸第四節(jié)五軸數(shù)控加工刀具的補(bǔ)償圖4-60一回轉(zhuǎn)工作臺(tái)一回轉(zhuǎn)主軸頭五軸第五章高速及多軸數(shù)控編程軟件第五章高速及多軸數(shù)控編程軟件第一節(jié)高速及多軸編程軟件簡(jiǎn)介

第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用

第三節(jié)PowerMILL在高速及五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用第一節(jié)高速及多軸編程軟件簡(jiǎn)介1.MasterCAM

2.Cimatron軟件

3.PowerMILL軟件

(1)PowerMILL軟件特點(diǎn)PowerMILL是一個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的世界領(lǐng)先的CAM系統(tǒng)，它是Delcam的核心多軸加工產(chǎn)品。

(2)高效區(qū)域清除策略PowerMILL以其獨(dú)特、高效的區(qū)域清除方法而引領(lǐng)區(qū)域清除加工潮流。

(3)賽車線加工PowerMILL包含有多個(gè)全新的高效粗加工策略，這些策略充分利用了最新的刀具設(shè)計(jì)技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了側(cè)刃切削或深度切削。

(4)擺線加工擺線粗加工是PowerMILL推出的另一全新的粗加工方式。第一節(jié)高速及多軸編程軟件簡(jiǎn)介(5)自動(dòng)擺線加工這是一種組合了偏置粗加工和擺線加工策略的加工策略。

4.UG軟件

1)具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)，真正實(shí)現(xiàn)了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無(wú)數(shù)據(jù)交換的自由切換，可實(shí)施并行工程。

2)采用復(fù)合建模技術(shù)，可將實(shí)體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。

3)用基于特征(如孔、凸臺(tái)、型腔、槽溝、倒角等)的建模和編輯方法作為實(shí)體造型基礎(chǔ)，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)辦法，并能用參數(shù)驅(qū)動(dòng)。

4)曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理B樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車外形、汽輪機(jī)葉片等復(fù)雜曲面造型。第一節(jié)高速及多軸編程軟件簡(jiǎn)介5)出圖功能強(qiáng)，可十分方便地從三維實(shí)體模型直接生成二維工程圖，能按ISO標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)標(biāo)標(biāo)注尺寸、形位公差和漢字說(shuō)明等，并能直接對(duì)實(shí)體做旋轉(zhuǎn)剖、階梯剖或?qū)⑤S測(cè)圖挖切生成各種剖視圖，增強(qiáng)了繪制工程圖的實(shí)用性。

6)采用Parasolid為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。

7)提供了界面良好的二次開(kāi)發(fā)工具GRIP(GraphicalInteractivePrograming)和UFUNC(UserFUNCTION)，并能通過(guò)高級(jí)語(yǔ)言接口，使UG的圖形功能與高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能緊密結(jié)合起來(lái)。

8)具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可通過(guò)圖標(biāo)實(shí)現(xiàn)；進(jìn)行對(duì)象操作時(shí)，具有自動(dòng)推理功能；同時(shí)，在每個(gè)操作步驟中都有相應(yīng)的提示信息，便于用戶作出正確的選擇。

5.CATIA軟件介紹第一節(jié)高速及多軸編程軟件簡(jiǎn)介6.HyperMILL軟件第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用一、UG界面簡(jiǎn)介

UG是UnigraphicsSolutions公司的產(chǎn)品,為用戶提供一個(gè)較完善的企業(yè)級(jí)CAD/CAE/CAM/PDM集成系統(tǒng)。圖5-1UG建模界面第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用1.標(biāo)題欄

2.提示欄

3.狀態(tài)欄

4.菜單欄

5.快捷菜單

6.坐標(biāo)系

7.工具欄

8.工作區(qū)

9.對(duì)話框

二、UG多軸刀具軸線的控制方法

首先，多軸機(jī)床指的是四軸及軸數(shù)多于四的機(jī)床。

1.UG可變軸曲面輪廓銑第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用1)零件幾何體，用于加工的幾何圖形。

２)驅(qū)動(dòng)幾何體，用來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)軌跡路徑的幾何體。

３)驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，從驅(qū)動(dòng)幾何體上產(chǎn)生的，將按照某種投影方法投影到零件幾何體上的軌跡點(diǎn)。

４)驅(qū)動(dòng)方法，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)產(chǎn)生的方法。

５)投影矢量，指引驅(qū)動(dòng)點(diǎn)按照一定規(guī)則投影到零件表面，同時(shí)決定刀具將接觸零件表面的位置。

６)刀具軸線，即刀具軸線矢量，用于控制刀桿的變化規(guī)律。

2.驅(qū)動(dòng)方法

3.投影矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-2刀具軸線矢量4.刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-3固定刀具軸線與可變刀具軸線(1)正ZM軸指定刀具軸線矢量沿加工坐標(biāo)系的正Z方向。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用(2)指定矢量通過(guò)“矢量構(gòu)造器”對(duì)話框構(gòu)造一個(gè)矢量作為刀具軸線矢量。

(3)相對(duì)于矢量在指定一個(gè)固定矢量的基礎(chǔ)上，通過(guò)指定刀具軸線相對(duì)于這個(gè)矢量的引導(dǎo)角度和傾斜角度來(lái)定義出一個(gè)可變矢量作為刀具軸線矢量。

1)(I，J，K)法，通過(guò)輸入相對(duì)于工作坐標(biāo)系原點(diǎn)的矢量值指定一個(gè)固定的矢量作為基礎(chǔ)矢量，如圖5-4所示。

2)直線端點(diǎn)法，通過(guò)定義兩個(gè)點(diǎn)或選擇一條存在的直線，或定義一個(gè)點(diǎn)和矢量指定一個(gè)固定投影矢量作為基礎(chǔ)矢量，如圖5-5所示。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-4用(I，J，K)指定基礎(chǔ)矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-5直線端點(diǎn)定義基礎(chǔ)矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-6用兩點(diǎn)法定義基礎(chǔ)矢量3)兩點(diǎn)法，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用可以用點(diǎn)構(gòu)造功能定義兩個(gè)點(diǎn)指定一個(gè)固定投影矢量作為基礎(chǔ)矢量。

4)與曲線相切法，可以定義一個(gè)固定的投影矢量相切于所選擇的曲線，該投影矢量即作為基礎(chǔ)矢量。圖5-7與曲線相切法定義基礎(chǔ)矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用5)通過(guò)球面坐標(biāo)定義基礎(chǔ)矢量的方向，輸入分別用“Phi”和“Theta”標(biāo)明的角度值，其中，“Phi”是在平面ZC-XC中從正Z軸轉(zhuǎn)向正X軸的角度，“Theta”是在平面XC-YC中從正X轉(zhuǎn)向正Y的角度，如圖5-8所示。圖5-8球面坐標(biāo)法定義基礎(chǔ)矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用(4)離開(kāi)點(diǎn)通過(guò)指定一點(diǎn)來(lái)定義可變刀具軸線矢量。

(5)指向點(diǎn)通過(guò)指定一點(diǎn)來(lái)定義可變刀具軸線矢量。圖5-9離開(kāi)點(diǎn)刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-10指向點(diǎn)刀具軸線矢量①單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄“起始”下的“加工(N)”菜單項(xiàng)，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用或者按快捷鍵<Ctrl+Alt+M>進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。

②在右邊的操作導(dǎo)航區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“幾何視圖”，用鼠標(biāo)右鍵單擊“WORKPIECE”，在彈出菜單中選擇編輯，在彈出的“MILL—GEOM”對(duì)話框中選擇部件按鈕，單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“工件幾何體”對(duì)話框，選擇圖5-11所示曲面，在“工件幾何體”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“MILL—GEOM”對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，完成幾何體的設(shè)置。圖5-11模型文件第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-12“創(chuàng)建操作”對(duì)話框③創(chuàng)建操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用單擊加工操作工具條上的“創(chuàng)建操作”按鈕，系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建操作”對(duì)話框，按圖5-12所示設(shè)置對(duì)話框參數(shù)；單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出“VARIABLECON-TOUR”對(duì)話框。在該對(duì)話框中驅(qū)動(dòng)方法選擇為曲面區(qū)域，系統(tǒng)彈出“曲面驅(qū)動(dòng)方法”對(duì)話框，設(shè)定驅(qū)動(dòng)幾何體為圖5-11所示曲面；選擇刀軸一為指向點(diǎn)；單擊選擇方法為存在點(diǎn)，選擇如圖5-11所示的點(diǎn)；投影矢量選擇為垂直于驅(qū)動(dòng)，注意材料方向(本例設(shè)置向上)，該對(duì)話框中的其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定；單擊“確定”回到“可變軸輪廓銑”對(duì)話框，其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定。單擊生成按鈕，即生成如圖5-13所示刀具路徑。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“保存”按鈕完成指向點(diǎn)刀具軸線控制的操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-13指向點(diǎn)刀具路徑(6)離開(kāi)直線第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-14離開(kāi)直線刀具軸線矢量(7)指向直線指定一條直線來(lái)定義可變刀具軸線矢量，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用定義的可變刀具軸線矢量沿著指定的直線，且從刀柄指向指定直線。圖5-15指向直線刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-16模型文件①單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄“起始”下的“加工(N)”菜單項(xiàng)，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用或者按快捷鍵<Ctrl+Alt+M>進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。

②在右邊的操作導(dǎo)航區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“幾何視圖”，右鍵單擊“WORKPIECE”，在彈出菜單中選擇“編輯”，系統(tǒng)彈出“MILL—GEOM”對(duì)話框，選擇部件按鈕，單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“工件幾何體”對(duì)話框，選擇如圖5-16所示曲面，在“工件幾何體”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“MILL—GEOM”對(duì)話框，最后單擊“確定”按鈕完成幾何體的設(shè)置。圖5-17“創(chuàng)建操作”對(duì)話框第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用③創(chuàng)建刀具。創(chuàng)建一?10mm的球頭刀D10R5(讀者自己完成)。

④創(chuàng)建操作。單擊“加工操作”工具條上的“創(chuàng)建操作”按鈕，系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建操作”對(duì)話框，按圖5-17設(shè)置對(duì)話框參數(shù)。單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出“VARIABLECONTOUR”(可變軸輪廓銑)對(duì)話框。在該對(duì)話框中驅(qū)動(dòng)方法選擇為曲面區(qū)域，系統(tǒng)彈出“曲面驅(qū)動(dòng)方法”對(duì)話框，設(shè)定驅(qū)動(dòng)幾何體為如圖5-16所示曲面，選擇刀軸為指向直線，直線選擇方法為現(xiàn)有直線，選擇如圖5-16所示的直線，投影矢量選擇為垂直于驅(qū)動(dòng)，注意材料方向(本例設(shè)置向上)，其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定。單擊“確定”回到可變軸輪廓銑對(duì)話框，該對(duì)話框中的其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定。單擊生成按鈕，即生成如圖5-18所示刀具路徑。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“保存”按鈕完成指向直線刀具軸線控制的操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-18指向直線刀具路徑(8)與部件相關(guān)前置角和側(cè)傾角的含義如下所述。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-19與部件相關(guān)側(cè)傾角第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-20法向矢量代替指定矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-21前置角與側(cè)傾角的設(shè)置(9)垂直于工件使可變刀具軸線矢量在每一個(gè)接觸點(diǎn)垂直于工件第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用的幾何面，如圖5-22所示。圖5-22垂直于工件刀具軸線矢量(10)四軸垂直于工件通過(guò)指定旋轉(zhuǎn)軸(即第四軸)及其旋轉(zhuǎn)角度來(lái)定義刀具軸線矢量。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-23四軸垂直于工件刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-24“4軸與工件垂直”設(shè)置對(duì)話框(11)四軸相對(duì)于工件通過(guò)第四軸及其旋轉(zhuǎn)角度、前置角度與側(cè)傾角度來(lái)定義刀具軸線矢量。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-254軸相對(duì)于工件刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-26“4軸相對(duì)于工件”設(shè)置對(duì)話框(12)在工件上的雙四軸該種刀具軸線控制方法只能用于“Zig-Za第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用g”(“之”字形往復(fù))切削方法，而且分別進(jìn)行切削。圖5-27在工件上的雙四軸刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-28旋轉(zhuǎn)軸定義第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-29在工件上的雙4軸設(shè)置對(duì)話框(13)垂直于驅(qū)動(dòng)面在每一個(gè)接觸點(diǎn)處創(chuàng)建垂直于驅(qū)動(dòng)曲面的可變第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用刀具軸線，刀具軸線是跟隨驅(qū)動(dòng)曲面而不是跟隨工件幾何表面的，所以能夠產(chǎn)生更光順的往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)，如圖5-30所示。圖5-30垂直于驅(qū)動(dòng)面刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-31模型文件①單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄“起始”下的“加工(N)”菜單項(xiàng)，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用或者按快捷鍵<Ctrl+Alt+M>進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。

②在右邊的操作導(dǎo)航區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“幾何視圖”，右鍵單擊“WORKPIECE”，在彈出菜單中選擇“編輯”，在彈出的加工幾何對(duì)話框“MILL—GEOM”中選擇部件按鈕，單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“工件幾何體”對(duì)話框，選擇圖5-31所示實(shí)體。在“工件幾何體”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“MILL—GEOM”對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，完成幾何體的設(shè)置。

③創(chuàng)建刀具。創(chuàng)建一直徑為10mm的球頭刀D10R5(讀者自己完成)。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-32“創(chuàng)建操作”對(duì)話框④創(chuàng)建操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用單擊加工操作工具條上的“創(chuàng)建操作”按鈕，系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建操作”對(duì)話框，按圖5-32設(shè)置對(duì)話框參數(shù)；單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出“VARIABLECONTOUR”對(duì)話框，在該對(duì)話框中驅(qū)動(dòng)方法選擇為曲面區(qū)域，系統(tǒng)彈出“曲面驅(qū)動(dòng)方法”對(duì)話框，設(shè)定“驅(qū)動(dòng)幾何體”為如圖5-31所示實(shí)體的上表面，選擇刀軸為垂直于驅(qū)動(dòng)，投影矢量選擇為刀軸，注意材料方向(本例為實(shí)體面向外)，其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定。單擊“確定”回到“可變軸輪廓銑”對(duì)話框，該對(duì)話框中的其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定，單擊生成按鈕，即生成如圖5-33所示刀具路徑。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“保存”按鈕完成垂直于驅(qū)動(dòng)刀具軸線控制的操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-33垂直于驅(qū)動(dòng)刀具路徑(14)相對(duì)于驅(qū)動(dòng)刀具軸線控制通過(guò)指定前置角度與側(cè)傾角度，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用來(lái)定義相對(duì)于驅(qū)動(dòng)曲面法向矢量的可變刀具軸線矢量，如圖5-34所示。圖5-34相對(duì)于驅(qū)動(dòng)刀具軸線矢量①單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄“起始”下的“加工(N)”菜單項(xiàng)，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用或者按快捷鍵<Ctrl+Alt+M>進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。

②在右邊的操作導(dǎo)航區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“幾何視圖”，右鍵單擊“WORKPIECE”，在彈出菜單中選擇“編輯”，在彈出的加工幾何對(duì)話框“MILL—GEOM”中選擇部件按鈕；單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“工件幾何體”對(duì)話框，選擇如圖5-35所示實(shí)體；在“工件幾何體”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“MILL—GEOM”對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，完成幾何體的設(shè)置。圖5-35模型文件第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-36“創(chuàng)建操作”對(duì)話框第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-37前置角和側(cè)傾角設(shè)置③創(chuàng)建操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用單擊加工操作工具條上的“創(chuàng)建操作”按鈕，系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建操作”對(duì)話框，按圖5-36設(shè)置對(duì)話框參數(shù)；單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)彈出“VARIABLECONTOUR”對(duì)話框，在該對(duì)話框中驅(qū)動(dòng)方法選擇為曲面區(qū)域，系統(tǒng)彈出“曲面驅(qū)動(dòng)方法”對(duì)話框，設(shè)定驅(qū)動(dòng)幾何體為圖5-35所示實(shí)體的上表面，選擇刀軸為相對(duì)于驅(qū)動(dòng)；系統(tǒng)彈出“相對(duì)于驅(qū)動(dòng)”對(duì)話框，設(shè)置前置角為15度，側(cè)傾角為10度，如圖5-37所示；投影矢量選擇為刀軸，注意材料方向(本例設(shè)置為實(shí)體面向外)，其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定；單擊“確定”回到“可變軸輪廓銑”對(duì)話框，該對(duì)話框中的其他參數(shù)請(qǐng)讀者自己設(shè)定，單擊生成按鈕，即生成如圖5-38所示刀具路徑。單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄上的“保存”按鈕完成相對(duì)于驅(qū)動(dòng)刀具軸線控制的操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-38相對(duì)于驅(qū)動(dòng)刀具路徑第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-39側(cè)刃驅(qū)動(dòng)(15)側(cè)刃驅(qū)動(dòng)用驅(qū)動(dòng)曲面的直紋線來(lái)定義刀具軸線矢量，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用如圖5-39所示。圖5-40刀具軸線方向第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-41驅(qū)動(dòng)面為三角形(16)四軸垂直于驅(qū)動(dòng)曲面與四軸垂直于工件含義類似，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用只是用驅(qū)動(dòng)曲面的法向矢量代替了零件幾何表面的法向矢量。圖5-42過(guò)切現(xiàn)象第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用(17)四軸相對(duì)于驅(qū)動(dòng)曲面該選項(xiàng)與四軸垂直于工件選項(xiàng)的含義類似，只是用驅(qū)動(dòng)曲面的法向矢量代替了零件幾何表面的法向矢量。

(18)雙四軸相對(duì)于驅(qū)動(dòng)曲面選項(xiàng)與在工件上的雙四軸選項(xiàng)含義類似，只是驅(qū)動(dòng)曲面的法向矢量代替了零件幾何表面的法向矢量。

(19)優(yōu)化驅(qū)動(dòng)對(duì)有不同曲面曲率的曲面加工時(shí)，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)選項(xiàng)能自動(dòng)控制刀具軸線，確保最理想的材料去除而不過(guò)切零件，用刀具的前置角度去匹配不同的曲面曲率。

(20)插補(bǔ)刀具軸線插補(bǔ)刀具軸線選項(xiàng)通過(guò)在指定的點(diǎn)定義矢量方向來(lái)控制刀具軸線。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-43葉片加工設(shè)置特殊刀具軸線矢量來(lái)避免刀具的碰撞①單擊標(biāo)準(zhǔn)工具欄“起始”下的“加工(N)”菜單項(xiàng)，第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用或者按快捷鍵〈Ctrl+Alt+M〉進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊。

②在右邊的操作導(dǎo)航區(qū)單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“幾何視圖”，右鍵單擊“WORKPIECE”，在彈出菜單中選擇“編輯”，在彈出的加工幾何對(duì)話框“MILL—GEOM”中選擇部件按鈕；單擊按鈕，系統(tǒng)彈出“工件幾何體”對(duì)話框，選擇如圖5-44所示實(shí)體；在“工件幾何體”對(duì)話框中單擊“確定”按鈕，系統(tǒng)回到“MILL—GEOM”對(duì)話框，單擊“確定”按鈕，完成幾何體的設(shè)置。

③創(chuàng)建刀具。創(chuàng)建一直徑為10mm的球頭刀D10R5(請(qǐng)讀者自己完成)。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-44模型文件第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-45創(chuàng)建操作對(duì)話框第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-46“插補(bǔ)刀軸”對(duì)話框④創(chuàng)建操作。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用單擊加工操作工具條上的“創(chuàng)建操作”按鈕，系統(tǒng)彈出“CreaeOperation”(創(chuàng)建操作)對(duì)話框，按如圖5-45所示設(shè)置對(duì)話框參數(shù)；單擊“OK”按鈕，系統(tǒng)彈出“VARIABLECONTOUR”對(duì)話框，在該對(duì)話框中驅(qū)動(dòng)方法選擇為曲面區(qū)域；系統(tǒng)彈出“曲面驅(qū)動(dòng)方法”對(duì)話框，設(shè)定驅(qū)動(dòng)幾何體為如圖5-44所示實(shí)體的上表面，選擇刀具軸線為插補(bǔ)；系統(tǒng)彈出“插補(bǔ)刀具軸線”對(duì)話框，設(shè)置指定為后的下拉框?yàn)槭噶?，如圖5-46所示，用鼠標(biāo)選擇如圖5-44所示。第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用左邊的點(diǎn)，該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的矢量變成白色，如圖5-47所示；單擊“插補(bǔ)刀軸”對(duì)話框中的“編輯”按鈕，系統(tǒng)彈出“矢量構(gòu)造器”對(duì)話框，如圖5-48所示，選擇兩點(diǎn)構(gòu)造矢量按鈕，分別選擇如圖5-44所示左邊的兩個(gè)點(diǎn)，系統(tǒng)便把該點(diǎn)的刀具軸線矢量設(shè)置為由這兩點(diǎn)構(gòu)成的矢量；單擊“確定”按鈕，完成左邊點(diǎn)的插補(bǔ)矢量的設(shè)置，結(jié)果如圖5-49所示，其他三個(gè)點(diǎn)的設(shè)置方法一樣，請(qǐng)讀者自己完成；設(shè)置完所有的矢量點(diǎn)后單擊“插補(bǔ)刀圖5-47系統(tǒng)默認(rèn)的矢量點(diǎn)及刀具軸線矢量第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-48“矢量構(gòu)造器”對(duì)話框第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-49左邊點(diǎn)插補(bǔ)矢量的設(shè)置第二節(jié)UG在五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-50插補(bǔ)刀具路徑第三節(jié)PowerMILL在高速及五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用一、PowerMILL軟件使用簡(jiǎn)介

1.軟件簡(jiǎn)介

2.PowerMILL界面圖5-51PowerMILL8.0軟件界面第三節(jié)PowerMILL在高速及五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用二、PowerMILL高速加工選項(xiàng)

當(dāng)選擇某種粗加工策略如“偏置區(qū)域清除”時(shí)，其參數(shù)設(shè)置對(duì)話框中就有“高速加工”參數(shù)區(qū)，如圖5?52所示方框里的參數(shù)。圖5-52粗加工策略中高速加工參數(shù)設(shè)置區(qū)第三節(jié)PowerMILL在高速及五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用圖5-53沒(méi)有作高速加工參數(shù)設(shè)置生成的刀具路徑(1)輪廓光順控制每一切削層內(nèi)靠近模型輪廓的刀具路徑拐彎處第三節(jié)PowerMILL在高速及五軸聯(lián)動(dòng)加工中的應(yīng)用作修圓處理，圓弧半徑由“拐角半徑(TDU)”控制，可以用鼠標(biāo)拖動(dòng)滑塊，當(dāng)顯示的數(shù)值是0.100時(shí)，則表示圓弧半徑數(shù)值等于當(dāng)