UG五轴动加工技术教材.ppt

五轴联动加工技术 主讲人：彭芳瑜博士、副主任 华中科技大学数控工程中心 电话：027Zwm8917@263.net 第一节.五轴联动加工应用范围与工艺要点 1.1 五轴联动加工的应用范围及其特点 1.2 五轴联动加工的工艺要点 应用范围及其特点(1) 三坐标曲面加工原理 应用范围及其特点(1) 应用范围及其特点(2) 五坐标加工的特点 应用范围及其特点(3) ? 可有效避免刀具干涉 ? 对于直纹面类零件，可采用侧铣方式一刀成型 ? 对一般立体型面特别是较为平坦的大型表面，可用大直径端铣刀端面贴近表面进行加工 ? 可一次装卡对工件上的多个空间表面进行多面、多工序加工 ? 五轴加工时，刀具相对于工件表面可处于最有效的切削状态。零件表面上的误差分布均匀 ? 在某些加工场合，可采用较大尺寸的刀具避开干涉进行加工 工艺要点 － 坐标系(1) 机床坐标系和坐标轴的命名： 1.用来描述和确定机床运动以及工件在机床上位置 2.理论上可随意定义 3. ISO对数控机床坐标轴的名称及其运动方向作了统一的规定 工艺要点 － 坐标系(2) 工件坐标系： 1.定义工件形状和刀具相对工件运动 2.与工件固联 3.右手笛卡尔坐标系 4. 原点任意，便于工件几何形状的描述。 工艺要点 － 坐标系(3) 局部坐标系 ： 1.在多坐标三维曲面加工时用于确定刀具相对零件表面姿态的坐标系 2.坐标原点为刀具与零件表面的接触点 工艺要点－机床类型及其工艺特点（1） 刀具摆动型： 1.两个转动轴都作用于刀具上 2.定轴，动轴 3.摆动机构结构较复杂，一般刚性较差，但运动灵活 工艺要点－机床类型及其工艺特点（2） 工作台回转/摆动型： 1.两个转动轴都作用于工件上 2.定、动轴结构，只是其动轴紧靠工件。 3.其旋转/摆动工作台刚性容易保证、工艺范围较广，实现容易。 工艺要点－机床类型及其工艺特点（3） 1.刀具与工件各具有一个转动运动 2.两个回转轴在空间的方向都是固定的 3.特点介于上述两类机床之间。 工艺要点－刀具类型及其工艺特点 工艺要点－加工行距和步长的选择（1） 行距的影响因素与优化措施 : 1.刀具形状与尺寸 2.零件表面几何形状与安装方位 3.走刀进给方向 4.允许的表面残余高度要求 工艺要点－加工行距和步长的选择（2） 刀具参数、安装方位、走刀进给方向对行距的影响 工艺要点－加工行距和步长的选择（3） 对行距的影响规律： 1.球头刀加工时，零件形状与安装方位及走刀进给方向的变化对走刀行距的影响较小。 2.平底刀加工时，行距对零件形状、安装方位及走刀进给方向的变化非常敏感。 3.环形刀加工时，其影响规律介于平底刀与球头刀之间。 4.鼓形刀加工时，行距对零件形状、安装方位及走刀进给方向的变化也很敏感，但与平底刀和环形刀加工时的规律相反。 工艺要点－加工行距和步长的选择（4） 优化措施： 1.合理选择刀具 2.合理选择工件安装方位 3.合理选择进给方向 工艺要点－走刀路线的选择原则 曲面加工走刀路线 工艺要点－加工刀轴控制方式的选择原则 常用的刀轴控制方式 ： 1.垂直于表面方式 2.平行于表面方式 3.相对于表面方式 工艺要点－切削条件确定及其优化（1） 切削深度 ： 1.主要受机床、工件和刀具的刚度限制，在刚度允许的情况下，尽可能加大切削深度，以减少走刀次数，提高加工效率。 2.对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的加工余量。 工艺要点－切削条件确定及其优化（2） 主轴转速 ： 根据允许的切削速度V和刀具直径D选择： 　　　　　 其中，切削速度V受刀具耐用度的限制。 工艺要点－切削条件确定及其优化（3） 进给速度 ： 　要根据零件加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与工件材料选取。 工艺要点－切削条件确定及其优化（4） 选择进给速度时需要注意的某些特殊情况 ： 1.加工圆弧段时，切削点的实际进给速度并不等于编程数值。 2.复杂形状零件的加工特别是多坐标加工时，如果进给速度是恒定的，材料切除率常常波动并且可能超过刀具容量的极限，机床各运动轴的速度和加速度也可能超出允许的范围。 3.为了实现进给速度自动生成，必须根据工件与刀具的几何信息计算刀具沿轨迹移动时的瞬时材料切除率 工艺要点－其它工艺问题（1） 加工工序的划分： 1.刀具集中分序法 2.粗、精加工分序法 3.按加工部位分序法 工艺要点－其它工艺问题（2） 工件装夹方式的确定： 1.尽量采用组合夹具 2.零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加工、更换刀具以及重要部位的测量。 3. 夹紧力应力求通过靠近主要支承点上或在支承点所组成的三角形内，应力求靠近切削部位，并作用在刚性