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第一节 五轴加工机床的应用与发展及其分类性能
1、五轴加工的应用领域：随着科技的发展和人们物质生活水平的提高，人们对产品的性能、质量要求也更高，形式更多样化和个性化。为了进一步提高产品的性能和质量，充分满足使用者的多方要求，如节能、省材、轻便、美观、舒适等五轴轴加工主要应运的领域： 航空、造船、医学、汽车工业、模具、叶轮、涡轮、蜗杆、螺旋桨、鞋模、立体公、人体模型、汽车配件、其他精密零件加工。
2、五轴机床的定义：所谓五轴加工这里是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标)，而且可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
3、五轴轴向定义：G01 X.. Y… Z…. A…
绕X轴旋转为A轴
绕Y轴旋转为B轴
绕Z轴旋转为C轴
5.常见五轴机床的介绍：立式五轴加工中心、卧式五轴加工中心
立式五轴加工中心 ，这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴。设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。
优点：主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。
缺点：工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。
另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。
优点：主轴加工非常灵活，采用主轴回转的设计，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。
缺点：工作台也可以设计的非常大，机身庞大，主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。
卧式五轴加工中心，此类加工中心的回转轴也有两种方式，一种是卧式主轴摆动作为一个回转轴，再加上工作台的一个回转轴，由主轴立、卧转换配合工作台分度，对工件实现五面体加工，
优点：加工简便灵活，主轴立式或卧转简单的换，制造成本低，非常实用。
缺点：主轴刚性差，但不作联动，适合立、卧转换的四轴加工中心不同加工要求。
另一种为传统的工作台回转轴，设置在床身上的工作台A轴一般工作范围+20度至-100度。工作台的中间也设有一个回转台 B轴，B轴可双向360度回转。
优点：转轴也可配置圆光栅尺反馈，分度精度达到几秒，常用于加工大型叶轮的复杂曲面。
缺点：工作台受限制，回转轴结构比较复杂，价格也昂贵。
6.加工中心的发展与未来:
现在加工中心逐渐成为机械加工业中最主要的设备，它加工范围广，使用量大。近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可用于航空、航天零件加工；有专门用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的高速加工中心
美国领先一步的机床具备万能型的设备，可用于车、铣、磨、激光加工等，成为真正意义上的加工中心。全自动地从材料送进，到成品产出，粗精加工、淬硬处理、超精加工，自动检测、自动校正，无所不能。人类的智慧将在高科技产品加工中心上得到充分的展现！
第二节 五轴加工优点 应运典型零件的工艺方案 实际生产加工常发生的问题及其解决方案
1、传统机床或三轴数控机床缺点：
（1）必须用多台机床，经过多次定位安装才能完成。
（2）设备投资大，占用生产面积多，生产加工周期长
（3）精度、质量还难于保证。
2、五轴加工的优点：
（1）使得工件的装夹变得容易
（2）加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹
（3）提高模具加工精度
（4）五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了刀具成本。
（5）五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削刃长度，减小切削力
（6）提高刀具使用寿命，降低成本。
（7）提高空间自由曲面的加工精度、质量和效率
（8）交货快，更好的保证模具的加工质量
五轴机床集中工序进行高精、高效加工，实现工件一次装夹便可完成除底部外所有面加工。一台五轴机床的工效约相当于两台三轴加工机床，甚至可以省去更多机床。
3、五轴加工工工艺及其实际生产加工常发生的问题及其解决方案：
（1）五轴工件坐标系的确立、五轴G代码NC程序表示
（2）各种不同机台复杂零件的装夹
3、加工辅助线、辅助面的制作
4、五轴加工刀具与工件点接触，非刀轴中心的补偿
5、加工过程中刀具碰撞问题
6、刀轨的校验及其仿真加工
7、不同五轴机器，不同刀轨和后处理
第二周 结合PowerMILL2010软件讲解五轴加工的综合使用技巧
第三节 五轴加工坐标、程序解析、刀具补偿与装夹
1、五轴坐标的确立
编程坐标系是指在数控编程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。要求所选择的编程原点及编程坐标系应使程序编制简单；编程原点应尽量选择在零件的工艺基准或设计基准上，并在加工过程中便于检查的位置；引起的加工误差要小。
2、五轴程序解析
G17 XY平面加工 G18 XY平面加工 G19 XY平面加工
G90绝对坐标 G80循环注销
3、五轴刀具半径方向补偿：插补程序段中提供的数据信息又仅仅是刀具中心点坐标和刀具轴的方位角，刀具半径补偿实际上不可能进行，因为控制器不知道该往哪个方向进行补偿，而这个方向对于刀具半径补偿非常重要。因此，如果要进行三维空间刀具半径补偿功能，则必须在数控加工程序段中提供补偿方向向量等信息，FANUC控制器采用了IJK码来表示, 将由编程刀具中心位置即指向刀具半径补偿后实际加工刀具中心的矢量称为刀具半径补偿向量IJK
刀具半径方向补偿：G41 G42
刀具半径方向补偿注销：G40
4、五轴工具的装夹
尽量选择通用、组合夹具，一次安装中把零件的所有加工面都加工出来，零件的定位基准与设计基准重合，以减少定位误差；应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以减少辅助时间，必要时可以考虑采用专用夹具。
5、PowerMILL 2010软件坐标的使用和5轴加工的关系：
毛坯位置、刀具刀轴方向都随着用户坐标系的变化而变化，根据加工需要所产生的坐标，激活后为红色。
世界坐标模型的原始坐标系，永远不动的，移动永远是模型。PowerMILL默认第一坐标系为世界坐标系。
在采用多个坐标加工的五轴程序，在输出时采用对刀坐标系来输出这些刀具路径，在FAUNC系统中，使用G68.2指令来完成用户坐标系选择与平移操作
第四节 PowerMILL 2010多轴加工6种投影策略（手柄加工案例）
点投影精加工策略，一般加工类似球体的模型结构，经常采用朝向点或自点的刀轴矢量方向。
直线投影精加工策略，一般加工圆柱体类的模型结构，经常采用朝向直线或自直线的刀轴矢量方向，特别是瓶身类模型结构加工非常完美。
界限：控制刀路轨迹，有三中方式控制刀轨，分别为：方位角、仰角、高度
方位角：XY平面旋转，以X轴为基准轴，逆时针旋转位正值，来控制水平面上的加工范围。
仰角：XY平面旋转与Z轴的夹角，逆时针旋转为正值，用来定义模型高度方向（Z轴方向）的加工范围。
高度：控制刀轨轴向的加工范围
曲线投影精加工策略，一般用在管道加工或者流道加工，采用朝向曲线或者自曲线的刀轴矢量方向。
参数参考线界限：以百分率加以控制，参数为1，那么参考线投影为100%，如果为0.5，那么参考线投影为50%
平面投影精加工策略 ，一般用才清角加工的刀轨中或者侧壁有倒扣。
曲面投影精加工策略 ，曲面加工只能选取一个曲面作为投影面，多个曲面加工，可以制作一个圆滑过渡的辅助面做为投影面。
控制方位角、仰角，先预览投影，然后采用鼠标做大致的拖动到我们所要投影面的角度，最后采用键盘上的、光标建（左右键）做细致的角度调整。
SWARF精加工策略，一般用叶轮叶跟清角和叶片加工。刀轴矢量方向为：垂直、前倾、侧倾、自动。
[ 本帖最后由 有点笨 于 2012-4-29 09:39 编辑 ] |
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发表于 2012-4-26 22:46
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楼主
发表于 2012-4-29 09:41
