多轴加工

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5轴加工中心的数控系统,多为高档数控系统。目前,国内使用比较广泛的主 要有以下几种:
国产5轴控制系统 广州数控GSK 25i
国外5轴控制系统 海德汉iTNC530
华中数控 HNC-08
西门子840D
华中数控 HNC-08
主要技术参数
可控轴数 联动轴数 最小分辨率
5 5 0.001mm
自身特点
HNC-08系统具备世纪星HNC-21系统的全部 功能,并且具备高速高精加工功能,非常适 合模具加工。
准备知识
多轴机床的基本定义
所谓的多轴数控机床通常是指具备4个或4个以上可控轴(一般来说3个线性轴 加上1个个或多个旋转轴),并且这些坐标轴可以在CNC系统控制下进行联动的数 控机床。常见的多轴数控机床主要有以下几种:
4轴加工中心
5轴加工中心
车铣复合机床

4
5
轴 联 动 加 工
轴 联 动 加 工
在数控车床上,Z坐标轴如下图所示,它 在主轴的轴线方向上。刀架沿着主轴轴线远 离工件的方向为其正方向,反之为负。
Z坐标轴
X坐标轴
在数控车床上,X坐标轴如下图所示, 它在工件的径向上。刀架沿工件的径向方 向远离工件的方向为其正方向,反之为负。
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自身特点 西门子840D系统功能强大适用于从车削到
五轴精密加工的几乎所有应用场合。独有的 Shop mill和shop turn自动编程软件能快速 高效的应对各种加工任务。
西门子840D
一、刀轴(TOOL AXIS)和刀轴矢量(TOOL AXIS VECTOR)
刀轴:一般情况下是指刀具相对工件的位置状态。根据刀轴矢量的不同,刀轴又可以分为:固 定刀轴和可变刀轴。两者的区别在于,固定刀轴的方向在加工过程中始终与刀轴矢量平行,而可 变刀轴在沿着刀具路径移动时可不断变化。
日本马扎克机床公 司
控制系统
MAZAK M64
主要用于机械制造业中复杂零件及小型模具加工。比如军工 制造业的发动机叶轮、叶片、涡轮、曲轴、模具等等的加工 与制造。
主要技术参数
九轴(上位刀架:X1 Y Z1 B C 下位刀架X2 Z2)
X1轴:410mm Y1轴:140mm Z1轴:810mm B轴: 225°C轴:360°全回转 X2轴:220mm Z2轴:770mm
五轴(分别是X Y Z B C)/五联动
X轴:1000mm Y轴:700mm Z轴:800mm B轴:120°~+30°C轴:360°全回转
主轴参数
主轴最大转速:12000r/min(采用SK40,HSK63刀柄)
刀库形式和容量 双工位盘式刀库 刀库容量为:16X2=32
换刀方式
主轴换刀
DMU五轴加工中心机外对刀仪
这种结构的特点是能通过主轴头摆动和旋转改 变刀具的姿态,而机床工作台保持不变,其特点 是可以加工非常复杂曲面,如船舶螺旋浆等。
这种结构主要应用于重型龙门式五轴加工中心 上。
机 械 结 构
常见的双摆头形式
双摆头形式结构的典型机床

双 摆 头 龙 门 5 轴 加 工 中 心 加 工 视 频
复 杂 曲 面 木 模

(
一摆头一摆台形式
用途及特点:
这种结构的特点是能通过主轴头摆动结合工作 台摆动改变刀具的姿态。 这种结构主要应用于 中小型五轴加工中心上。

坐标构成
械 结
直线轴:X Y Z

旋转轴:AB或BC
一摆头一摆台典型机床
一摆头一摆台5轴加工中心加工视频(经典的全铝头盔一次成型)
常见的五轴加工中心控制系统
几种常见的刀轴矢量指定方式
朝向曲线:刀具在沿着刀具路径移动时基于定义的曲线来定位刀轴,且 刀尖总是指向该曲线。
几种常见的刀轴矢量指定方式
通过曲线:刀具在沿着刀具路径移动时基于定义的曲线来定位刀轴,且 刀尖总是背离该曲线。
二、局部坐标系
n v
局部坐标系
a
工件
Zw Yw
工件坐标系
Xw
基本定义:在5轴加工时用于确定刀具相对零件表面姿态的坐标系,可根据 加工具体情况建立多个局部坐标系。
主轴最大转速:车削主轴6000r/min 铣削主轴12000r/min (采用KM63刀柄/20X20标准车刀) 上刀架链式刀库,下刀架转塔式
刀库容量为:上刀架库:20 下位刀塔:9
机械手换刀
数控车床概述-三(坐标系1)
引言1: 数
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控 机 床 的 坐 标 系 是 为 了 确 定 工 件 在 数 控 机 床 中 的 位 置 ,
三、RTCP功能
基本定义:所谓的RTCP是英文“Rotation Tool Centre Point”的缩写,翻译 成中文意思为“旋转刀具中心或刀具中心点控制”,是五轴加工非常重要的概 念,也是衡量5轴机床的重要指标。通常具备RTCP功能的5轴机床才是真正意 义上的5轴,而不具备这项功能的通常称为“假5轴”。目前大多数5轴机床都具 备此项功能。
刀轴矢量:刀轴矢量被定义为从刀端指向刀柄的方向,它主要用来控制刀轴的方向。
几种常见的刀轴矢量指定方式 +ZM轴:指定刀轴矢量沿MCS坐标系的+ZM轴方向,通常的三轴加工刀轴基本 都是这种。 I,J,K :通过输入I,J,K的值来确定刀轴矢量的方向。
几种常见的刀轴矢量指定方式 直线和端点:由参考直线和直线的末端点来确定刀轴矢量方向
主轴最大转速:42000r/min(采用HSK E40刀柄) 盘式刀库 刀库容量为:36把
主轴换刀
UCP600高速五轴加工中心热装刀仪
1.主要用途:用来装刀和 卸刀 2.实现原理:运用刀柄热 胀冷缩的特性,加热刀柄 膨胀放入刀具后,让刀柄 自然冷去到室温,刀具和 刀柄之间形成过盈配合而 加紧刀具。
车铣符合机床加工
准备知识
多轴机床的主要应用领域
多轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、 汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的唯一手段。特别是五轴联动数控机床系统 对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业,有着 举足轻重的影响力。
经典的五轴加工视屏
多轴加工的典型工件
一、DMU100 monoBlock
基本信息
设备名称 生产厂家
功能简介
德玛吉
型号
DMU100
德国德玛吉公司
控制系统
Heidenhain(海 德汉) iTNC
530
主要用于机械制造业中复杂零件及中小型模具加工。比如军 工制造业的发动机叶轮叶片及涡轮,模具等等的加工与制造。
可控坐标轴 坐标轴行程
主要技术参数
这种结构主要应用于中小型五轴加工中心上。
坐标构成


直线轴:X Y Z


旋转轴:AC或BC
常见的双摆台形式
双摆台形式结构的典型机床
米克朗UCP600
工作台摆动方式

双 摆 台 5 轴 加 工 中 心 加 工 视 频
叶 轮 加 工 )
(
双摆头形式
坐标构成 直线轴:X Y Z 旋转轴:AB
用途及特点:
《多轴加工认识实习指导》
版权所有:四川工程职业技术学院
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经典的多轴加工案例(DMG车铣复合机床)
任务与要求
1 了解多轴数控机床基本定义、加工特点 2 了解常见的五轴加工机床和控制系统 3 了解五轴加工常用的术语 4 了解学院实训中心五轴机床的基本情况
主要技术参数
可控轴数
13
联动轴数
9
最小分辨率 0.001mm
自身特点:
支持海德汉对话格式编程语言,smarT.NC操作模式和ISO格 式。带有标准铣、钻和镗加工循环和测头探测循环,支持FK自 由轮廓编程和高速3-D加工专用功能,功能非常强大。
主要技术参数
可控轴数 联动轴数 最小分辨率
31 13 0.Leabharlann Baidu01mm
描 述 机 床 运 动 , 产 生 编 程 数 据 信 息 而 建 立 的 几 何 坐 标 系
引言2:数控机床的坐标系均采用右手笛卡尔坐标系作为标准坐标系。我国目前执行的主要标准是ISO841和。
JB/T3052-1999标准。
数控车床概述-三(坐标系2)
一般来讲数控车床一般拥有两个可控的坐标轴,及Z轴和X轴,其位置和正负 方向如下图所示:
1)主要用途:用于 测量和校正刀具长度、 半径、圆角半径等
2)测量精度:0.01 ~ +0.01
DMU100五轴加工中心常用刀柄(型号:SK40)
常用的有以下几种:
弹簧夹柄
钻夹柄
侧固柄
热缩夹刀柄
强力刀柄
二、MIKRON UCP600
设备名称 生产厂家 功能简介
可控坐标轴 坐标轴行程
主轴参数 刀库形式和容量
几种常见的刀轴矢量指定方式 朝向点:通过指定一聚焦点来定义可变刀轴矢量,且刀尖总是背离该点。
注意:聚焦点必须位于刀具与零件 几何希望接触表面的同一侧。
几种常见的刀轴矢量指定方式 通过直线:用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢 量沿指定直线的全长,并垂直于直线,且从刀柄指向指定直线。
准备知识
多轴机床的加工特点: 相对于一般数控机床,多轴机床主要有以下几个加工特点:
1、相对一般数控机床,可以加工更为复杂的工件。 2、可一次装夹完成多面多方位加工,有效提高加工效率和精度。 3、通过改变刀具或工件姿态,有效避免刀具干涉问题,提高切削
效率和工件表面质量。
4、可以简化刀具和夹具形状,降低加工成本。
三、前倾角和侧倾角
前倾角:为刀轴与刀具路径切削方向的夹角,角度为正时称为前倾为负 时称为后倾,如a图所示。 前倾角:为刀轴绕刀具路径切削方向侧偏一个角度,角度为正时称为右 倾,角度为负时称为左倾,如b图所示。
前倾角和侧倾角的作用
前倾和侧倾角主要是针对单向刀路设计,主要用来使刀轴及机床工作台、和零 件陡峭区域保持一定角度,从而使他们远离这些区域。通过定义前倾角和侧倾角也 可以使切削点不在刀尖上,以达到一些特殊切削的要求。
几种常见的刀轴矢量指定方式 2点:通过两点确定刀轴矢量方向
几种常见的刀轴矢量指定方式 球坐标:通过球面坐标定义刀轴矢量的方向
几种常见的刀轴矢量指定方式
远离点:通过指定一聚焦点来定义可变刀轴 矢量。它以指定的聚焦点为起点,并指向刀 柄所形成的矢量,作为可变刀轴矢量。
注意:聚焦点必须位于刀具与零件几何希 望接触表面的另一侧。
常见的五轴加工中心结构
五轴联动加工中心旋转部件的运动方式各有不同,有的设计成刀具(主轴)摆 动形式,有的设计成工件(工作台)摆动形式,大体可以归纳为以下三种形式:
五轴加工中心 结构形式
双摆台形式 双摆头形式 一摆台一摆头
双摆台形式
用途及特点:
这种结构的特点是能通过工作台的摆动和旋转改 变工件相对刀具的姿态,而机床主轴保持不变,可 以有效地利用机床空间,使加工范围扩大。
广州数控GSK 25i
主要技术参数
可控轴数 联动轴数 最小分辨率
6 5 0.001mm
自身特点
GSK-25i系统是广州数控自主研发的多轴联动的功 能齐全的高档数控系统,并且配置广数自主研发的 最新DAH系列17位绝对式编码器的高速高精伺服驱动 单元,实现全闭环控制功能,在国内处于领先水平。
海德汉iTNC530
注意:指定的直线必须位于刀具与零件几何希望接触表面的同一侧。
几种常见的刀轴矢量指定方式 朝向直线:用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢 量沿指定直线的全长,并垂直于直线,且从刀尖总是指向该直线。
注意:指定的直线必须位于刀具与零件几何希望接触表面的另一侧。
几种常见的刀轴矢量指定方式 垂直于部件:可变刀轴矢量在每一个接触点处垂直于零件几何表面。
UCP600高速五轴加工中心常用刀柄(型号:HSK E40)
常近的刀柄有一下几种:
热缩夹柄
强力夹柄
弹簧夹头刀柄(ER32/ER20/ER16)
三 、马扎克车铣复合中心
设备名称 生产厂家 功能简介
可控坐标轴 坐标轴行程 主轴参数 刀库形式和容量 换刀方式
马扎克车铣复合中 心
型号
INTEGREX 100 IVST
换刀方式
米克朗
瑞士米克 朗公司
型号 控制系统
UCP600
Heidenhain(海德汉) iTNC 530
主要用于机械制造业中复杂零件及小型模具精加工。比如军 工制造业的发动机叶轮叶片及涡轮,模具等等的加工与制造。
主要技术参数
五轴(分别是X Y Z A C)/五联动
X轴:600mm Y轴:500mm Z轴:500mm A轴:100°~+122°C轴:360°全回转
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