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五轴高速加工中心实验与实训指导书

贺琼义主编

天津职业技术师范大学

机械工程学院现代制造技术实训中心

绪论

引言

随着数控技术的不断发展，五轴联动数控加工中心正在得到越来越广泛的应用。五轴加工技术最大的优点是：

（1）提高加工质量

（2）提高加工效率

（3）扩大工艺范围

（4）有利于制造系统的集成化

同时在五轴加工中心上实现高速加工，这样就象为五轴加工中心添加了一双“翅膀”，使得这类机床的加工范围及加工效率有了质的飞跃。

虽然五轴联动技术应用了很多年，是一项成熟的加工技术。可此技术只是近几年才广泛推广，尤其是在五轴加工工艺和高速加工工艺的研究方面。

2.机床与编程软件

图0.1DMC75VLinear高速五轴加工中心本书实验和实训项目所针对的高速五轴加工机床是2005年购置的德国DMG公司生产的DMC75VLinear高速五轴加工中心，数控系统采用HeidenhainiTNC530系统，加工范围：X/Y/Z三个线性轴和B/C两个旋转轴分别为885mm/600mm/600mm和120o/360o。主轴最高转速28000rpm，各轴的加速度为1.8g，最高移动速度90m/min，是一台标准的高速五轴加工中心，如图0.1所示。该机床采用的是HSK

图0.1DMC75VLinear高速五轴加工中心

在加工编程应用中，CAM环节是由PowerMILL软件完成的。PowerMILL是英国DELCAM公司开发的一个CAM加工软件，它的粗加工与精加工功能可同时满足三轴、五轴加工的要求。PowerMILL在诸多领域的功能都得到强化，包括五轴加工的粗加工和精加工功能、三轴切屑加工和参数化表面精加工等。与此同时，软件的计算速度快，在对指定点的区分上更为精准，数据管理也更为简易。

粗加工方面，五轴粗加工攻略的范围得以扩展，以便对应精加工前预先完成更多任务序的要求。通过运用这一强大的五轴粗加工功能，可减少为加工零件所需设置的数目。同时，也有利于形成更为有效的切割角度，使得每次切割可切去更多多余材料。而且得益于刀具路径设定的新方法，空走刀进一步减少，这使得在其余粗加工环节中，刀具路径的设定更为高效。

值得一提的是，精加工工序中的参数偏移加工，对于宽度不同的表面，刀具路径设定数目保持一定，改变以往停止和再启动某些路径的方式，而是使刀具路径之间的跨越间隔在一个给定的预设范围内变化，这将有效避免因为方向上的突然变化而给工件表面留下的刀痕。

至于点的定位，PowerMILL可掌控更为大量的数据。例如在邻近的点之间指定一个最大距离，再在刀具路径中增加点的数目，便能以更少的振动、更为均匀一致地对刀具加载负荷而实现更多的机加工。这不仅适用于三轴加工，对五轴加工更是相当有效，可在实现加工更快捷、刀具磨损更少的同时，获取更为平滑的表面。它五轴功能的友好界面与方便的操作方式，不仅学习起来非常快捷，而且使操作者能在很短的时间内掌握在过去认为是非常复杂的五轴编程。高速加工编程方面它也有非常出色的表现。

3.高速五轴加工中心主要技术指标

高速五轴加工中心主要技术指标技术参数表

X/Y/Z(5-axes)轴

mm

885/600/600

B轴(摆动轴)

度

-10/+110°

C轴（回转轴）

度

360°

主轴功率（40/100％DC）

KW

46/35

最大转速

rpm

28000

扭矩（40/100％DC）

Nm

80/60

最大进给速度

mm/min

90000

X/Y/Z快速移动速度

m/min

90/90/90

摆动轴

rpm

50

回转轴

rpm

100

X/Y/Z轴线性加速度

m/s2

15/12/18

刀柄/刀库

DIN69893/刀位

HSK-A63/30

第一篇五轴高速加工中心基础操作

第1章文件管理

1.1HeidenhainiTNC简介

1.1.1HEIDENHAINiTNC530

HEIDENHAINiTNC是一种面向生产车间的数控系统，能以一种便于使用的对话式编程语言，编制使机床准确加工运转的对话式程序。TNC控制器可用于铣削、钻孔和镗削加工，也可用于加工中心。TNC530可控制12根轴。

一体化硬盘能存储大量程序，不论这些程序是脱机创建还是时时计算。为能快速计算，随时能在屏幕上调出计算器。键盘和屏幕布局清晰合理，功能调用快捷方便。

Heidenhain的控制器有两种格式一种是Conversational格式（对话式）、另外一种是ISO格式。

HEIDENHAIN对话式编程是一种特别容易的程序写入方法，交互式的图形表示仿型编程的各个加工步骤。如果某一张生产图纸没有标注NC适用的尺寸，HEIDENHAINFK任意形状轮廓编程就会自动