多轴加工技术 课件2.1.1 五轴数控机床

《多轴加工技术》学习情境2五轴数控编程

任务2.1模具的五轴数控编程知识点

五轴数控机床01五轴数控机床的类型1．双摆头结构采用这类结构的五轴联动数控机床工作台不动，两个旋转轴均在主轴上，称为主轴倾斜五轴机床，或称为双摆头结构五轴机床。由于摆轴附带一个主轴，所以双摆头自身的尺寸一般比较大。这类数控机床一般采用龙门式或动梁龙门式结构,能加工的零件尺寸比较大，如航空筋肋梁结构件等。01五轴数控机床的类型1．双摆头结构图2-1-1十字交叉型双摆头结构图2-1-2刀轴俯垂型结构01五轴数控机床的类型2.双转台结构采用这类结构的五轴联动机床刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上，称为工作台倾斜式五轴数控机床，或称为双转台五轴结构机床。双转台五轴数控机床主轴结构简单，刚性较好。制造成本较低，C轴回转台可无限制旋转，但由于工作台为主要回转部件，尺寸受限。加工时工件随着工作台转动，需考虑装夹承重，这类机床能加工尺寸比较小的零件，适用于叶轮、小型精密模具等。01五轴数控机床的类型2.双转台结构02五轴数控机床3．摆头转台式结构采用这类结构的五轴联动机床两个旋转轴中的主轴头设置在刀轴一侧，另一个旋转轴在工作台一侧，称为工作台/主轴倾斜式五轴结构，或称为摆头转台式五轴结构。摆头转台式结构数控机床旋转轴的结构布局较为灵活，可以是Ａ/Ｂ/Ｃ三轴中的任意两轴组合，其结合了主轴倾斜和工作台倾斜的优点，加工灵活性和承载能力均有所改善。适用于叶片加工等。02五轴数控机床3．摆头转台式结构03五轴数控机床的特点1.减少装夹次数，提高加工效率五轴加工的一个主要优点是仅需经过一次装夹即可完成复杂形状零件的加工,如倾斜孔加工，曲面加工等。由于无需多次装夹，五轴联动加工技术不仅缩短了加工周期,而且避免了因多次装夹所造成的人工或机械误差，大大提高了加工精度。03五轴数控机床的特点2.保持最佳的切削姿态由于具备五个轴向的自由度，根据曲面的法矢量，转动旋转轴，使刀具总是保持最佳的切削姿态，提高切削效率。当三轴加工切削刀具向顶端或工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。为保持最佳切削状态，就需要旋转工作台。如果要完整加工不规则平面，还需要将工作台以不同方向多次旋转。03五轴数控机床的特点3.有效避免加工干涉对于复杂的曲面零件，例如叶轮、叶片和模具陡峭侧壁加工，某些加工区域由于三轴机床本身的缺陷会引起刀具干涉，无法满足加工要求。五轴数控机床则可以通过刀轴空间姿态角控制，完成此类加工内容。同时可以实现短刀具加工深型腔，有效提升系统刚性，减少刀具数量，避免专用刀具，扩大通用刀具的使用范围，从而降低了生产成本。因此五轴机床通过改变刀具的切削方向，解决加工干涉问题。03五轴数控机床的特点4.侧铣加工提高加工效率和质量对于一些倾斜面，五轴数控加工能够利用刀具侧刃以周铣方式完成零件侧壁切削，从而提高加工效率和表面质量。而三轴数控加工则依靠刀具的分层切削和后续打磨来逼近倾斜面。比如航空航天有曲面侧壁轮廓加工需求，将刀具倾斜一定的角度，通过刀具侧刃进行铣削，能够缩短加工时间和提高加工质量。03五轴数控机床的特点5.扩大加工的范围一些曲面由于本身扭曲和各曲面间相互位置限制,如整体叶轮,加工时不得不转动刀具轴线，因此只能采用五轴联动数控机床，否则很难甚至无法达到加工要求。另外在模具加工中，有时只能用五轴联动数控机床才能避免刀具与工件的干涉。04五轴数控机床的加工方式1.五轴定位加工五轴定位加工分为“3+2”和“4+1”两种类型。所谓3+2或4+1定向加工，即五轴数控机床的部分进给轴（主要是旋转轴）在加工动作实施过程中，仅起到刀具轴空间姿态或工件空间位置的方向改变且固定不做进给运动，同时另一部分进给轴实施进给动作，从而保证切削运动的有效实施，定向加工可以实现多工序集中，有效减少工件装夹的次数，从而避免定位误差对加工精度造成的影响。04五轴数控机床的加工方式3.“3+2”五轴定向加工04五轴数控机床的RTCP补偿RTCP是指旋转刀具中心点，通常可把刀具中心点认为是刀尖点。携带RTCP功能的数控系统根据刀尖点和方向矢量信息自动计算出工作台位置。RTCP的优势在于能准确的控制切削速度。在金属加工中切削速度一致性对加工效果有较大的影响。RTCP补偿可以实现五轴刀补，NC文件就是刀尖点刀路；CAM出五轴刀路更简单，并且长直线和圆弧在没有干涉时可以不打散成小线段，加工效果也会更好；加工精度更容易控制，比如轨迹平滑使用时，如果不带RTCP，对加工精度