五轴联动加工中心操作与基础编程 第2版 课件 1.2.1多轴加工工艺设计

使用多轴机床的综合加工多轴加工工艺设计多轴加工的工艺设计多轴加工的夹具及装夹方式多轴加工的工艺设计多轴加工的工艺实现方法附加四轴的立式加工中心机床的工件装夹方法类似于卧式车床，工件装夹在回转轴夹头上，比如自定心的三爪卡盘或定制的工艺夹头。四轴加工的夹具及装夹方法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。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。四轴加工的夹具及装夹方法摆头+摆台式五轴加工中心，其摆台部分大多为独立的旋转工作台，常用于较大型零件（如箱体类）的分度加工或联动加工，主轴摆头用于立卧转换，易于实现零件的五面加工。此时将工件对称中心即放置在转台回转中心处，编程控制简单方便。多轴加工的夹具及装夹方法卧加转台四轴或摆头+摆台五轴加工的零件装夹五轴加工的夹具及装夹方法五轴加工的特点之一就是可简化工件装夹用夹具结构，便于使用通用夹具及其装夹方法。大台面的五轴加工，工件的装夹沿用传统的通用压板螺钉或精密台钳夹持方式，但由于刀具或工件的摆转姿态复杂，须方便走刀，夹压元件应紧凑安排，其加工区附近应留出更多的空间，以防摆转时走刀干涉。

对于3+2附加双轴转台机床，受转台自身高度的影响，其Z轴有效行程变小了，大多在转台上采用中小三爪及四爪卡盘，可加工的零件也多为中小型。工件装夹需关注双轴数控分度盘的允许安装空间，更需考虑A摆转±90度后Y向走刀行程，避免干涉和行程不足。五轴加工的夹具及装夹方法组合夹具的矩形或圆形基础板上有规则的均布螺孔，选配可调平口钳、三爪卡盘或各类标准接头配件，可针对不同大小和类别零件装夹的需要灵活地组合和调整。基础板在机床工作台上装调方便，夹具组件在基础板上可具有相对明确的位置，可快捷进行对刀找正。

组合夹具及其应用四轴定向加工。确定第四轴零度方位后，要加工对应面部位时，第四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3四轴加工的工艺实现方法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。四轴加工的工艺实现方法五轴加工的工艺实现方法

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、五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。

由工作台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，未必都是五轴联动走刀方式。五轴加工的工艺实现方法多轴加工的工艺设计尽可能用平面加工或三轴加工方法去除大余量。以提高切削效率，增加其加工控制的可预见性。分层加工，留够精加工余量。分层加工可均衡零件的内应力，防止过大的变形。遇到难加工材料或者加工区域窄小、刀具长径比较大情况时，粗加工可采用插铣方式。叶轮加工开槽时，开槽和扩槽最好不要一次到底，应根据情况分步完成，即开到一定深度后先做半精加工，然后再继续开槽。

粗加工工艺安排原则

半精加工工艺安排原则

半精加工是为精加工均化余量而安排的，因此其给精加工留下的余量应小而均匀。保证精加工时零件具有足够的刚性。多轴加工的工艺设计

分层、分区域分散精加工。精加工顺序最好是由浅到深、从上而下。如叶片类精加工应先从叶面、叶背开始，然后再到轮毂，以确保叶型悬臂加工时其根部有足够的刚性。模具、叶片、叶轮等零件的加工顺序应遵循曲面→清根→曲面反复进行。切忌相邻曲面的余量相差过大，在加工大余量面时向小余量面方向让刀而造成相邻曲面过切。

尽可能采用高速加工。高速加工不仅可以提高精加工效率，而且可改善和提高工件精度和表面质量，同时有利于使用小直径刀具，有利于薄壁零件的加工。由于多轴曲面CAM编程计算复杂，刀路轨迹凌乱而不可预见，抬刀、下刀次数多，易扎刀过切。可先简化曲面建模，或尝试改变刀轴下刀的方向，或在考虑刀具刚性时使用稍小直径的刀具，以减少抬刀和下刀的次数，使刀路连续顺接。如使用锥拔球形铣刀，就是既要减小前部的球头半径，又要使后面杆部直径加粗，以保证刀具有足够的刚性。

精加工工艺安排原则

立式附加四轴机床多用于回转直径不大的中小型盘套类或细长轴类零件加工，卧式四轴机床则适合大型箱体类多面加工的零件。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。多轴加工的工艺设计充分利用多轴机床的工艺优势，在刀路设计上设置刀轴相对于加工表面法向倾斜一定的角度，避免切削点零线速切削状态，有效提高其切削接触点处的切削线速度，从而改善切削质量，提