五轴联动加工中心操作与基础编程 第2版 课件 1.1.2基于特征结构多轴加工的实现

使用多轴机床的综合数控加工基于特征结构多轴加工的实现基于特征结构多轴加工的实现四轴点位加工的实现四轴联动加工的实现四轴定向加工的实现五轴点位加工的实现五轴定向加工的实现五轴联动加工的实现立式附加四轴机床的加工X+Y+Z+A（绕X旋转的附加轴）

附加四轴的立式加工中心机床的加工类似于卧式车床，工件可随回转轴夹头做A轴旋转，既可边旋转边加工，也可旋转到某一角度方位后做传统三轴加工。这类零件在圆周面上具有一些规则或不规则的槽形、绕某回转轴线均布或不均布的台阶面与径向孔等，需采用带附加A轴的立式数控机床边旋转边加工或分度定位后再加工。立式附加四轴加工的工艺实现方法立式四轴机床加工的典型零件立式附加四轴加工的典型零件

X+Y+Z+B（绕Y旋转的回转台）

卧式附加四轴机床的加工卧式转台四轴机床常用于较大型（如箱体类）零件的四轴分度或联动加工。这类零件一般具有局部回转表面或角度分布的多个表面及孔系，且加工部位相对于回转轴线通常具有较大的回转半径，不适合在立式附加四轴机床上装夹，由于零件尺寸较大，需要使用带转台的卧式加工中心分度或作四轴局部摆转的联动加工。卧式转台四轴加工的工艺实现方法卧式转台四轴机床基于主轴（悬臂）刚性考虑，其Z轴运动通常为工作台的移动，而不采用主轴伸缩移动。加工中小件时可使用角板附件立放于工作台上，再将工件装夹固定在角板上。卧式转台四轴加工的工艺实现方法卧式四轴机床加工的典型零件卧式四轴加工的典型零件四轴加工零件结构特征分析（1）主体呈回转结构，在回转柱面基础上有规则或不规则的凹凸槽岛、曲面等结构特征；（2）立式附加四轴加工件主体架构为直径不大的中小型回转盘套类或细长轴类结构，但局部有间断的不完全回转部分，无法完全通过车削方式实现加工的几何结构特征；卧式四轴则常用于箱体类大型件的加工；（3）具有局部回转轴、套类结构的装夹部分或使用简易工装即可实施回转运动，从而可实现多个特定角度方位几何结构特征的加工。四轴加工零件结构特征分析（4）主体结构虽无明显回转柱面特征，但具有绕某回转轴线均布或不均布的表面及基于该表面相关的几何结构特征；（5）主体结构回转特征虽不明显，但通过一定手段仍能找到相对的回转轴线，从而可实现边旋转边加工或分度定位后再加工的复杂几何结构；（6）虽能用三轴机床通过分工序多面加工实现，但采用一次装夹集中工序的四轴加工更易保证各面间较高相对位置关系要求的多面体结构。四轴点位加工的实现包括：过轴心的孔，如孔1不过轴心的孔柱面孔系四轴点位加工的实现以孔1中心为A轴零位方向，因孔1过轴心，故其A、Y值均为0，主要计算控制深度Z；但孔2、孔3不仅要计算其回转角度A，还要计算相应的偏置值Y及控制孔深Z。四轴线廓加工的实现调焦筒零件边旋转A轴边加工，可通过展开图控制转换四轴线廓加工的实现零件旋转表面上的槽型边廓，可展开后做2D包络加工，亦可直接用空间线廓做四轴缠绕的外形铣削加工四轴定向加工的实现确定A轴零度方位后，要加工对应面部位时，A轴先旋转到某一角度方位，然后锁定旋转轴不变，再做该面内容的传统三轴加工，即为四轴定向加工。定向面1定向面2定向面3四轴定向加工的实现对某些局部特征部位的曲面，确立其定向角度后，可在该定向刀轴方位做曲面半精修加工或残料精修的三轴加工，也是四轴定向加工的应用之一。旋转四轴联动加工的实现旋转四轴的联动加工主要用于旋转表面有高低不平的凸凹变化，需边旋转边加工的表面特征精修或局部区域特征的旋转加工。

以A轴摆转90°，先点Ф50的孔1；再使C转台逆时针转动60º点Ф20的孔2；相对于A、C零位，以C转台顺时针旋转45º,A轴向上摆转60º后点Ф18的孔3。孔1孔3孔2五轴加工的工艺实现方法

五轴点位加工

五轴定向加工。工件或刀具相对摆转到刀具与所需加工的表面垂直后，刀轴呈一定的姿态角不变，其它三个直线轴作传统的三轴联动加工。包括：钻镗点位加工、多轴分度形式的平面轮廓及槽形的铣削加工或曲面铣削加工。

由旋转轴带动工件摆转做定向加工时，其工艺实现方式完全类似于传统三轴加工，可沿用三轴加工的工艺手段和编程方法，包括走刀方式及其刀具补偿的设置。

当摆转使得主加工走刀在标准XY、YZ、XZ平面内实施时，可以三轴加工一样使用直线和圆弧插补、钻镗循环的编程以及相关刀补控制；由主轴带动刀具摆转实现定向加工若摆转后的走刀不在这些标准平面内，只能采用直线拟合的方式，通过直线插补来实现，其刀补控制的应用将受到一定的限制，加工编程将变得更复杂且不易于解读。五轴加工的工艺实现方法五轴联动加工。三个直线轴和两个旋转轴按照特定的轨迹关系同时运动，从而实现刀具相对于工件的连续或断续切削，主要用于空间复杂曲面的加工。需CAM编程，未必都是多轴联动走刀方式。五轴加工的工艺实现方法五轴加工的典型零件大型模具零件的模腔曲面使用双摆头五轴加工时，具有较好的动作控制灵活性，若采用摆台式就会因主轴与摆台的干涉而限制其允许的加工范围；多面体零件若为大中型件应选用较大工作台面的机床以确保可靠平稳装夹，用双摆台五轴加工较适宜，在行程范围许可时亦可采用立卧转换A+B双摆头五轴加工，采用摆头+回转台A+C五轴方式则容易受干涉问题的制约；对于叶轮、螺旋桨类零件，大中型件宜用双摆头或双摆台五轴加工方式，亦可用摆头+回转台五轴方式，小型件可使用3+2附加五轴加工方式。五轴加工的适应性用点接触的球刀加工一张曲面时，要想获得较高的逼近精度，就需要减小步长或行距，因而耗时、耗刀且质量不高。

可变姿态角的多轴加工，使用立铣刀的侧刃或底刃实施允许弦长的线接触切削，可加大切削行距，从而提高切削效率和表面质量。

等弦长逼近等误差逼近

五轴加工的适应性采用多轴加工较大曲率半径的曲面，可使用平底铣刀以线接触方式实现多轴宽行的高效切削。

变斜角变半径顺滑过渡的几段弧形曲面，五轴加工时，可用立铣刀的侧刃一次精加工出来，加工表面质量比用球刀好，精度和切削效率高。五轴加工的适应性五轴加工零件结构特征分析（1）所有适合三轴/四轴加工特征的零件都可以采用五轴机床加工得以实现；（2）具有法线相互垂直或互成一定角度的多个表面且含孔、槽、螺纹、凸台或曲面等各类几何结构特征的零件，采用三轴加工需更换装夹方位做多个表面分工序加工的零件，使用四轴亦难以在一次装夹下实现或需要制备夹具才易于装夹找正的复杂结构零件；如多面体零件等（3）结构虽不复杂，但其几何模型构成在做空间变换后即可实现规律控制的异形曲面特征；如飞机叶椽、桁架的变斜角零件等五轴加工零件结构特征分析（4