多轴加工

《多轴加工认识实习指导》版权所有：四川工程职业技术学院欢迎访问我们：HTTP//让梦想从这里起飞。。。。。。。经典的多轴加工案例（DMG车铣复合机床）任务与要求1了解多轴数控机床基本定义、加工特点2了解常见的五轴加工机床和控制系统3了解五轴加工常用的术语4了解学院实训中心五轴机床的基本情况准备知识所谓的多轴数控机床通常是指具备4个或4个以上可控轴（一般来说3个线性轴加上1个个或多个旋转轴），并且这些坐标轴可以在CNC系统控制下进行联动的数控机床。常见的多轴数控机床主要有以下几种：多轴机床的基本定义5轴加工中心车铣复合机床4轴加工中心5轴联动加工4轴联动加工车铣符合机床加工准备知识多轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。特别是五轴联动数控机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业，有着举足轻重的影响力。多轴机床的主要应用领域经典的五轴加工视屏多轴加工的典型工件准备知识多轴机床的加工特点：相对于一般数控机床，多轴机床主要有以下几个加工特点：1、相对一般数控机床，可以加工更为复杂的工件。2、可一次装夹完成多面多方位加工，有效提高加工效率和精度。3、通过改变刀具或工件姿态，有效避免刀具干涉问题，提高切削效率和工件表面质量。4、可以简化刀具和夹具形状，降低加工成本。常见的五轴加工中心结构五轴联动加工中心旋转部件的运动方式各有不同，有的设计成刀具（主轴）摆动形式，有的设计成工件（工作台）摆动形式，大体可以归纳为以下三种形式：五轴加工中心结构形式双摆台形式双摆头形式一摆台一摆头双摆台形式用途及特点：这种结构的特点是能通过工作台的摆动和旋转改变工件相对刀具的姿态，而机床主轴保持不变，可以有效地利用机床空间，使加工范围扩大。这种结构主要应用于中小型五轴加工中心上。机械结构坐标构成直线轴：XYZ旋转轴：AC或BC常见的双摆台形式双摆台形式结构的典型机床米克朗UCP600工作台摆动方式双摆台5轴加工中心加工视频(叶轮加工）双摆头形式用途及特点：这种结构的特点是能通过主轴头摆动和旋转改变刀具的姿态，而机床工作台保持不变，其特点是可以加工非常复杂曲面，如船舶螺旋浆等。这种结构主要应用于重型龙门式五轴加工中心上。机械结构坐标构成直线轴：XYZ旋转轴：AB常见的双摆头形式双摆头形式结构的典型机床双摆头龙门5轴加工中心加工视频(复杂曲面木模）一摆头一摆台形式用途及特点：这种结构的特点是能通过主轴头摆动结合工作台摆动改变刀具的姿态。这种结构主要应用于中小型五轴加工中心上。坐标构成直线轴：XYZ旋转轴：AB或BC机械结构一摆头一摆台典型机床一摆头一摆台5轴加工中心加工视频（经典的全铝头盔一次成型）常见的五轴加工中心控制系统5轴加工中心的数控系统，多为高档数控系统。目前，国内使用比较广泛的主要有以下几种：广州数控GSK25i华中数控HNC-08海德汉iTNC530西门子840D国产5轴控制系统国外5轴控制系统华中数控HNC-08主要技术参数可控轴数5联动轴数5最小分辨率0.001mm自身特点HNC-08系统具备世纪星HNC-21系统的全部功能，并且具备高速高精加工功能，非常适合模具加工。广州数控GSK25i主要技术参数可控轴数6联动轴数5最小分辨率0.001mm自身特点GSK-25i系统是广州数控自主研发的多轴联动的功能齐全的高档数控系统，并且配置广数自主研发的最新DAH系列17位绝对式编码器的高速高精伺服驱动单元，实现全闭环控制功能，在国内处于领先水平。海德汉iTNC530主要技术参数可控轴数13联动轴数9最小分辨率0.001mm自身特点：支持海德汉对话格式编程语言，smarT.NC操作模式和ISO格式。带有标准铣、钻和镗加工循环和测头探测循环，支持FK自由轮廓编程和高速3-D加工专用功能，功能非常强大。西门子840D主要技术参数可控轴数31联动轴数13最小分辨率0.001mm自身特点西门子840D系统功能强大适用于从车削到五轴精密加工的几乎所有应用场合。独有的Shopmill和shopturn自动编程软件能快速高效的应对各种加工任务。一、刀轴（TOOLAXIS）和刀轴矢量（TOOLAXISVECTOR）刀轴：一般情况下是指刀具相对工件的位置状态。根据刀轴矢量的不同，刀轴又可以分为：固定刀轴和可变刀轴。两者的区别在于，固定刀轴的方向在加工过程中始终与刀轴矢量平行，而可变刀轴在沿着刀具路径移动时可不断变化。刀轴矢量：刀轴矢量被定义为从刀端指向刀柄的方向，它主要用来控制刀轴的方向。＋ZM轴：指定刀轴矢量沿MCS坐标系的＋ZM轴方向，通常的三轴加工刀轴基本都是这种。I,J,K：通过输入I，J，K的值来确定刀轴矢量的方向。几种常见的刀轴矢量指定方式直线和端点：由参考直线和直线的末端点来确定刀轴矢量方向几种常见的刀轴矢量指定方式2点：通过两点确定刀轴矢量方向几种常见的刀轴矢量指定方式球坐标：通过球面坐标定义刀轴矢量的方向几种常见的刀轴矢量指定方式远离点：通过指定一聚焦点来定义可变刀轴矢量。它以指定的聚焦点为起点，并指向刀柄所形成的矢量，作为可变刀轴矢量。注意：聚焦点必须位于刀具与零件几何希望接触表面的另一侧。几种常见的刀轴矢量指定方式朝向点：通过指定一聚焦点来定义可变刀轴矢量，且刀尖总是背离该点。注意：聚焦点必须位于刀具与零件几何希望接触表面的同一侧。几种常见的刀轴矢量指定方式通过直线：用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢量沿指定直线的全长，并垂直于直线，且从刀柄指向指定直线。注意：指定的直线必须位于刀具与零件几何希望接触表面的同一侧。几种常见的刀轴矢量指定方式朝向直线：用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢量沿指定直线的全长，并垂直于直线，且从刀尖总是指向该直线。注意：指定的直线必须位于刀具与零件几何希望接触表面的另一侧。几种常见的刀轴矢量指定方式垂直于部件：可变刀轴矢量在每一个接触点处垂直于零件几何表面。几种常见的刀轴矢量指定方式朝向曲线：刀具在沿着刀具路径移动时基于定义的曲线来定位刀轴，且刀尖总是指向该曲线。几种常见的刀轴矢量指定方式通过曲线：刀具在沿着刀具路径移动时基于定义的曲线来定位刀轴，且刀尖总是背离该曲线。几种常见的刀轴矢量指定方式二、局部坐标系工件工件坐标系局部坐标系nwYwZvawX基本定义：在5轴加工时用于确定刀具相对零件表面姿态的坐标系，可根据加工具体情况建立多个局部坐标系。三、前倾角和侧倾角前倾角：为刀轴与刀具路径切削方向的夹角，角度为正时称为前倾为负时称为后倾，如a图所示。前倾角：为刀轴绕刀具路径切削方向侧偏一个角度，角度为正时称为右倾，角度为负时称为左倾，如b图所示。前倾角和侧倾角的作用前倾和侧倾角主要是针对单向刀路设计，主要用来使刀轴及机床工作台、和零件陡峭区域保持一定角度，从而使他们远离这些区域。通过定义前倾角和侧倾角也可以使切削点不在刀尖上，以达到一些特殊切削的要求。三、RTCP功能基本定义：所谓的RTCP是英文“RotationToolCentrePoint”的缩写，翻译成中文意思为“旋转刀具中心或刀具中心点控制”，是五轴加工非常重要的概念，也是衡量5轴机床的重要指标。通常具备RTCP功能的5轴机床才是真正意义上的5轴，而不具备这项功能的通常称为“假5轴”。目前大多数5轴机床都具备此项功能。一、DMU100monoBlock基本信息设备名称德玛吉型号DMU100生产厂家德国德玛吉公司控制系统Heidenhain(海德汉)iTNC530功能简介主要用于机械制造业中复杂零件及中小型模具加工。比如军工制造业的发动机叶轮叶片及涡轮，模具等等的加工与制造。主要技术参数可控坐标轴五轴（分别是XYZBC）/五联动坐标轴行程X轴：1000mmY轴:700mmZ轴：800mmB轴：-120°~+30°C轴：360°全回转主轴参数主轴最大转速：12000r/min(采用SK40,HSK63刀柄)刀库形式和容量双工位盘式刀库刀库容量为：16X2=32换刀方式主轴换刀DMU五轴加工中心机外对刀仪1）主要用途：用于测量和校正刀具长度、半径、圆角半径等2）测量精度：-0.01～+0.01DMU100五轴加工中心常用刀柄（型号：SK40）常用的有以下几种：强力刀柄钻夹柄侧固柄热缩夹刀柄弹簧夹柄二、MIKRONUCP600设备名称米克朗型号UCP600生产厂家瑞士米克朗公司控制系统Heidenhain(海德汉)iTNC530功能简介主要用于机械制造业中复杂零件及小型模具精加工。比如军工制造业的发动机叶轮叶片及涡轮，模具等等的加工与制造。主要技术参数可控坐标轴五轴（分别是XYZAC）/五联动坐标轴行程X轴：600mmY轴:500mmZ轴：500mmA轴：-100°~+122°C轴：360°全回转主轴参数主轴最大转速：42000r/min(采用HSKE40刀柄)刀库形式和容量盘式刀库刀库容量为：36把换刀方式主轴换刀UCP600高速五轴加工中心热装刀仪1.主要用途：用来装刀和卸刀2.实现原理：运用刀柄热胀冷缩的特性，加热刀柄膨胀放入刀具后，让刀柄自然冷去到室温，刀具和刀柄之间形成过盈配合而加紧刀具。UCP600高速五轴加工中心常用刀柄（型号:HSKE40）常近的刀柄有一下几种：热缩夹柄强力夹柄弹簧夹头刀柄（ER32/ER20/ER16）三、马扎克车铣复合中心设备名称马扎克车铣复合中心型号INTEGREX100IV-ST生产厂家日本马扎克机床公司控制系统MAZAKM64功能简介主要用于机械制造业中复杂零件及小型模具加工。比如军工制造业的发动机叶轮、叶片、涡轮、曲轴、模具等等的加工与制造。主要技术参数可控坐标轴九轴（上位刀架：X1YZ1BC下位刀架X2Z2）坐标轴行程X1轴：410mmY1轴:140mmZ1轴：810mmB轴：225°C轴：360°全回转X2轴：220mmZ2轴：770mm主轴参数主轴最大转速：车削主轴6000r/min铣削主轴12000r/min(采用KM63刀柄/20X20标准车刀)刀库形式和容量上刀架链式刀库，下刀架转塔式刀库容量为：上刀架库：20下位刀塔：9换刀方式机械手换刀数控车床概述-三（坐标系1）引言1：引言2：数控机床的坐标系均采用右手笛卡尔坐标系作为标准坐标系。我国目前执行的主要标准是ISO841和JB/T3052-1999标准。数控机床的坐标系是为了确定工件在数控机床中的位置，描述机床运动，产生编程数据信息而建立的几何坐标系。MORE数控车床概述-三（坐标系2）一般来讲数控车床一般拥有两个可控的坐标轴，及Z轴和X轴，其位置和正负方向如下图所示：X坐标轴Z坐标轴在数控车床上，Z坐标轴如下图所示，它在主轴的轴线方向上。刀架沿着主轴轴线远离工件的方向为其正方向，反之为负。在数控车床上，X坐标轴如下图所示，它在工件的径向上。刀架沿工件的径向方向远离工件的方向为其正方向，反之为负。MORE