五轴联动加工技术
五轴联动加工技术
工艺要点 － 坐标系(1)
机床坐标系和坐标轴的命名：
1.用来描述和确定机床运动以及工件在机床 上位置 2.理论上可随意定义 3. ISO对数控机床坐标轴的名称及其运动方 向作了统一的规定
工艺要点 － 坐标系(2)
工件坐标系：
1.定义工件形状和刀具相对工件运动 2.与工件固联 3.右手笛卡尔坐标系 4. 原点任意，便于工件几何形状的描述。
(式4-73)
Y
可能干涉初判断 式(4-75)、(4-76)
N
可能干涉
Y 坐标旋转变换
干涉详细判断 (与4.3.6中的算法相同)
N
干涉
Y
调整刀位数据，使刀具 与当前三角片的顶点、
边或面相切接触
五坐标加工干涉检测与处理流程
第三节.五轴联动加工编程的典型软 件、特色
3.1 NC刀具轨迹生成方法研究发展现状 3.2 UG五轴加工刀具轴线控制方法简介 3.3 Pro/E五轴加工刀具轴线控制方法简介
行距的影响因素与优化措施 :
1.刀具形状与尺寸 2.零件表面几何形状与安装方位 3.走刀进给方向 4.允许的表面残余高度要求
工艺要点－加工行距和步长的选择（2）
行距 (mm)
行距 (mm)
0.6 0.5 0.4
nz =0.81 nz =0.61 nz =0.41
0.6 0.5
nz =0.81
nz =0.61 nz =0.41
3.摆动机构结构较 复杂，一般刚性较 差，但运动灵活
工艺要点－机床类型及其工艺特点（2）
工作台回转/摆动型：
1.两个转动轴都作用 于工件上 2.定、动轴结构，只 是其动轴紧靠工件。 3.其旋转/摆动工作台 刚性容易保证、工艺 范围较广，实现容易。
五轴五联动加工中心项目需求及技术要求
五轴五联动加工中心项目需求及技术要求
一、项目简介
本项目又称五轴五联动加工中心,是指将点、面、孔、槽、走线等多
工序加工整合到一个加工中心,一次上料,可完成一次性加工的数控机床，采用五轴技术,实现多轴联动,是实现完全自动加工的高精度机床。
二、项目目的
本项目旨在开发一台具有高精度、智能化功能的四轴五联动加工中心,实现客户制模零件的高效率、高精度数控加工。
三、技术要求
1、强有力的系统稳定性:控制系统采用德国Siemens等知名品牌的控制器,电器采用名牌伺服驱动器,配合出色的系统稳定性。
2、高精度加工能力:多轴共轭加工,采用进口高精度伺服电机,驱动精度可达到0.02mm,建模精度可达到0.02mm。
3、智能控制功能:采用Siemens等专业控制系统,实现运动控制和夹
具切换等智能控制功能,可实现多工位联动加工,降低加工时间,提高加工
效率。
4、安全特性:添加双闭环保护功能,采用双作动器及双紧固功能,可防止机床自动运行时的事故,降低加工事故,保证机床的持久安全。
四、委托方需求
1、机床应具有良好的系统稳定性及可靠性、出色的加工精度、快速
方便的操作以及安全可靠的特性。
2、必须达到五轴五联动加工中心的各个加工工序的加工精度及质量需求。
五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法
五轴联动数控加工中的刀具轨迹控制算法五轴联动数控加工是一种高精度、高效率的加工方式，可以实现对复杂曲面的加工。
在五轴联动数控加工中，刀具轨迹控制算法起着至关重要的作用，决定了加工精度和效率。
本文将介绍几种常见的刀具轨迹控制算法，并对其原理和应用进行详细阐述。
1. 五轴联动数控加工概述五轴联动数控加工是指在数控加工机床上，通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的加工。
相比于传统的三轴加工，五轴联动可以更加灵活地加工复杂曲面，提高加工质量和效率。
2. 刀具轨迹控制算法的作用刀具轨迹控制算法是五轴联动数控加工中的关键技术之一。
它可以根据工件的三维模型和加工要求，计算出刀具在加工过程中的运动轨迹，从而实现精确的加工。
刀具轨迹控制算法的好坏直接影响加工精度和效率。
3. 刀具轨迹控制算法的分类刀具轨迹控制算法可以分为两类：离散点算法和曲线插补算法。
离散点算法是指将工件曲面离散化为一系列离散点，然后通过逐点加工来实现曲面加工。
常见的离散点算法有直线连接法、圆心法和切点法等。
这些算法简单直观，适用于加工简单曲面。
曲线插补算法是指根据工件的曲线方程和刀具半径，通过插补计算出刀具的运动轨迹。
常见的曲线插补算法有圆弧插补法、曲线插补法和样条插补法等。
这些算法可以实现对复杂曲面的高精度加工。
4. 圆弧插补算法圆弧插补算法是五轴联动数控加工中最常用的一种刀具轨迹控制算法。
它通过计算刀具半径和工件曲线的切向方向，确定刀具的圆弧插补路径。
圆弧插补算法具有计算简单、加工效率高的优点，适用于多数加工场景。
5. 曲线插补算法曲线插补算法是一种更加精细的刀具轨迹控制算法，可以实现对复杂曲面的高精度加工。
曲线插补算法通过计算刀具在曲线上的切向方向和曲率，确定刀具的插补路径。
与圆弧插补算法相比，曲线插补算法需要更复杂的计算和控制，但可以实现更高的加工精度。
6. 样条插补算法样条插补算法是一种基于数学样条曲线的刀具轨迹控制算法。
它通过计算曲面上的样条曲线，将刀具的运动路径进行插补。
五轴联动是什么
五轴联动是什么五轴联动是一种数控加工机床加工方式，它通过对机床加工工具进行控制，使其在五个方向上自由移动，从而可以加工出各种各样的零件形状。
此外，五轴联动还可以通过减少操作步骤和加工时间来提高生产效率，并使产品的质量得到稳定的提高。
五轴联动的优点五轴联动相对于其他加工方式来说有很多优点，如下所述：可加工任意三维空间曲面五轴联动可以通过控制加工工具在五个方向上的运动轨迹，实现对任意三维空间曲面的加工。
相较于传统加工方式，这种方式可以大大降低产品的误差率，以及加工成本。
降低了操作步骤和加工时间相较于传统加工方式，五轴联动可以通过同时控制加工工具和工件的移动，实现多道工序的同时进行，从而可以大大减少操作步骤和加工时间。
这一优点在工业生产中尤其重要，能够有效提升生产效率。
提高了工作环境和安全性五轴联动的加工方式大大减少了因加工过程中产生的废气、粉尘等污染物质的排放，减少了机床对工作环境的影响，同时也提高了对操作人员的安全性。
可以适用于多种材料加工五轴联动可以根据不同的加工需要选择不同的加工工具，从而适用于多种材料的加工，如金属、高分子材料、陶瓷等。
产品质量得到提升五轴联动加工方式在工艺上更加高级，所以可以在精度、表面质量等方面得到更好的加工效果，从而大大提高了产品的质量。
五轴联动的应用场景五轴联动的应用范围非常广泛，如以下几个方面：航空航天领域航空航天领域对于零件的精度和表面质量要求非常高，而五轴联动可以准确地制造出复杂的零件形状，从而使得其在航空航天领域得到广泛的应用。
模具制造模具制造过程中通常会遇到复杂的立体曲面，传统加工方式无法解决这种问题，而五轴联动加工方式可以使得模具的制造变得简单和高效。
医疗设备制造五轴联动可以通过对精细加工的掌握，制造出各种各样的特殊医疗设备，从而为患者提供更加高效的治疗方案。
艺术品制造五轴联动加工方式可以制造出各种各样的艺术品形状，使得艺术品在设计时更加灵活，从而让艺术品制造领域变得更加具有创造性。
五轴五联动的编程技巧
五轴五联动的编程技巧五轴五联动编程是指利用五轴数控机床的五个轴，同时进行运动，完成复杂的加工任务。
五轴五联动编程具有以下特点：1.加工效率高：五轴五联动可以同时进行多轴运动，减少刀具空行程，提高加工效率。
2.加工精度高：五轴五联动可以实现刀具与工件在任意位置的相对运动，提高加工精度。
3.加工范围大：五轴五联动可以加工复杂形状的工件，扩大加工范围。
五轴五联动编程需要考虑以下因素：1.工件形状：工件形状复杂程度决定了五轴五联动编程的难度。
2.刀具选择：刀具的形状和尺寸决定了五轴五联动加工的效果。
3.编程方法：五轴五联动编程方法多种多样，需要根据具体情况选择合适的方法。
五轴五联动编程技巧主要包括以下几点：1.合理选择工艺路线：工艺路线的合理性直接影响五轴五联动加工的效率和精度。
在选择工艺路线时，需要考虑工件的形状、尺寸、材料等因素。
2.正确使用刀具：刀具的正确使用是五轴五联动加工成功的关键。
在使用刀具时，需要注意刀具的形状、尺寸、硬度等因素。
3.熟练使用编程软件：五轴五联动编程需要使用专用的编程软件。
在使用编程软件时，需要熟悉软件的操作方法和功能。
以下是一些五轴五联动编程的常用技巧：1.使用虚拟坐标系：虚拟坐标系可以简化五轴五联动编程的复杂性。
在使用虚拟坐标系时，需要注意虚拟坐标系与实际坐标系之间的转换关系。
2.使用插补功能：插补功能可以自动生成刀具轨迹。
在使用插补功能时，需要注意插补方法的选择。
3.使用参数化编程：参数化编程可以提高五轴五联动编程的灵活性。
在使用参数化编程时，需要注意参数的定义和使用。
五轴联动立式加工中心主要技术参数(AC轴)
mm mm kg sec kg/cm² KVA kgf ton
Ф80/Ф150 300 8 1.8 ≥6 30
200/100 8.8
A/C轴定位精度 A/C轴回重复定位精度
刀库容量
kgf.m
Nm Nm
mm mm Arc-sec Arc-sec 把
142（油压源） 190（油压源） 华中(HNC)848
37 11 油冷 BT40 0.010 0.008 30/15 8/4 24
刀具直径（满刀/邻刀） 最大刀长 最大刀重 换刀时间 气压要求 电源要求
五轴联动立式加工中心主要技术参数（AC轴）
机床型号 项目
工作台直径 主轴转速 X轴行程 Y轴行程
Z轴行程 A轴摆角 C轴回转 最小分割单位 主轴鼻端至工作台面距离(在转台前台水平时) 主轴中心与立柱导轨距离 工作台T型槽
单位
WN-5V320Z-AC 规格
mm
Hale Waihona Puke Ф320r/min
10000
mm
800
mm
600
mm
600
Deg（。）
Tool change of
mech-a1n5ica°l~di+sc 1typ1e5°
Deg（。）
360°
mm
0.001°
mm
50-650
765
kgf.m
14×90°
旋转轴夹持扭力 倾斜轴夹持扭力
控制系统 三轴轴伺服电机扭矩 A/C轴伺服电机扭矩
主轴冷却方式 主轴锥孔
X/Y/Z定位精度 X/Y/Z重复定位精度
五轴联动加工实例
第二节 球面刻字加工实例
一、球面刻字加工工艺分析 首先分析完成这个加工任务需要哪几个步骤。
图9-64 第一次粗加工后效果
第67页/共130页
第二节 球面刻字加工实例
图9-65 第二次粗加工后效果
第68页/共130页
第二节 球面刻字加工实例
图9-66 球面精加工后效果
第69页/共130页
第二节 球面刻字加工实例
图9-84 精加工参数
5.创建加工操作并产生加工刀具路径
第88页/共130页
第二节 球面刻字加工实例
(1)球面粗加工 选择“mill—contour”类型的子类型“CAVI T Y — M I L L ” ， 创 建 一 个 层 铣 操 作 ， 命 名 为 “ C AV I T Y — M I L L 1”。
第一节 多面体加工实例
图9-28 “进给和速度”对话框
第30页/共130页
第一节 多面体加工实例
图9-29 切削参数——策略
第31页/共130页
第一节 多面体加工实例
图9-30 切削参数——余量
第32页/共130页
第一节 多面体加工实例
图9-31 切削参数——连接
第33页/共130页
第一节 多面体加工实例
第一节 多面体加工实例
图9-24 “自动进刀/退刀”对话框
第26页/共130页
第一节 多面体加工实例
图9-25 “避让几何”对话框
第27页/共130页
第一节 多面体加工实例
图9-26 “安全平面”对话框
第28页/共130页
第一节 多面体加工实例
图9-27 “平面构造器”对话框
第29页/共130页
第一节 多面体加工实例
五轴联动加工与五轴定位加工
一、五轴联动加工与五轴定位加工的特点与差异五轴联动加工与五轴定位加工适用的行业对象不同，联动加工适合曲面加工，定位加工适合于平面加工，我厂为机械厂，故本文介绍后一种方法。
表1为两者的区别。
图1为我单位某工件，图中除红色面(圆角面)必须用五轴联动外，其余部位均可使用定位加工实现。
图一二、五轴定位加工手工编程与电脑编程的特点与差异一直以来，我厂五轴机床并未发挥其应有的性能，开始时作三轴使用，后来虽使用了五轴功能，但处于手工作业(简称“手工五轴编程”)的方式：加工前由程序员告知操作者机床刀轴的角度，操作者根据此角度在机床中手动设置B C 轴，然后在工件上对刀，使其与编程的坐标系一致，再调用程序加工，亦即手工作旋转轴定位动作，然后以三轴方式加工。
由于此方式涉及手工计算B C 轴旋转角度，故计算容易失误，增加多余劳动，加工工位多时，效率低下。
且对稍复杂零件如图1当中的蓝色圆柱面(及孔)，虽能计算出圆柱轴线的旋转轴定位角度但却无法在加工方向上对刀加工。
在实用化的五轴定位加工中，上述旋转轴BC的旋转角度、定位位置数值均由电脑通过指定局部坐标系并由后处理生成的(简称“自动五轴编程”)，编程员只需在编程时设置不同待加工部位的局部坐标系，在此坐标系下以普通三轴方式编程即可。
由此，编程员只需校核实体模型的正确和准确与否，至于机床如何旋转与定位，便变得与编程无关，亦与操作者无关。
表2所示为“手工五轴编程”与“自动五轴编程”的对比。
三、NX CAM在“支架”定位加工中的实现“支架”产品如图2所示：要求一次装夹加工完成除总长外全部特征。
加工坐标系G54原点位于工件上表面圆心处。
其中+X 指向凸耳方向，+Y 指向工件后方，+Z 向上。
操作者以此坐标系对刀。
1.工艺规划此工件已精车完成外形，铣加工部分可在一次装夹中全部完成，其中四个径向槽、Φ 1.5光孔(图中最小孔)及凸耳根部的清根(图中红色线处)需使用5轴定位功能，其余均可使用3轴功能完成。
数控五轴相关的课程
数控五轴相关的课程
数控五轴加工技术是一种高精度的加工方式，广泛应用于航空航天、汽车制造、模具加工等领域。
本文将详细介绍与数控五轴相关的课程内容，包括数控五轴的基本概念、原理与应用等方面，旨在帮助读者更好地理解和应用这一技术。
二、数控五轴的基本概念
1.数控五轴的定义：数控五轴是一种能够实现五个自由度同时运动的数控加工技术，其中的五个轴分别为X、Y、Z轴和A、C轴。
2.五轴加工的优势：相比于传统的三轴加工，数控五轴具有更高的加工精度和效率，能够实现对复杂曲面的加工，大大拓宽了加工范围。
三、数控五轴的原理
1.坐标系与工件坐标系：数控五轴加工中，需要建立坐标系与工件坐标系之间的转换关系，以确保精确的加工定位。
2.五轴运动控制：数控五轴加工机床通过对五轴的联动控制，实现对工件的精确加工。
其中，A轴和C轴的旋转运动，使得工具在不同角度下可以接触到工件的不同面。
四、数控五轴的应用
1.航空航天领域：数控五轴可以应用于航空航天领域中的铣削、钻孔等工序，保证了航空零件的高精度和复杂结构的加工。
2.汽车制造领域：数控五轴可以用于汽车模具的制造，实现对复杂曲面的加工，提高了模具的质量和生产效率。
3.其他领域：数控五轴还可以应用于医疗设备制造、电子元器件加工等领域，为相关行业的发展提供了可靠的技术支持。
数控五轴是一项重要的先进加工技术，它的应用不仅提高了加工效率和精度，还推动了相关行业的发展。
通过对数控五轴相关的课程内容的学习，我们可以深入了解其基本概念、原理和应用，为未来的工作和研究提供有力支撑。
希望本文能够对读者对数控五轴加工技术有所启发，进一步拓展思路，提高专业能力。
你真的足够了解五轴加工吗看完豁然开朗
你真的足够了解五轴加工吗看完豁然开朗近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。
在实际应用中，每当人们碰见异形复杂零件高效、高质量加工难题时，五轴联动技术无疑是解决这类问题的重要手段。
越来越多的厂家倾向于寻找五轴设备来满足高效率、高质量的加工。
但是，你真的足够了解五轴加工吗？01五轴机床的机械结构形式想要真正的了解五轴加工，首先我们要读懂什么是五轴机床。
五轴机床（5 A某is Machining），顾名思义，是指在X、Y、Z，三根常见的直线轴上加上两根旋转轴。
A、B、C三轴中的两个旋转轴具有不同的运动方式，以满足各类产品的技术需求。
而在5轴加工中心的机械设计上，机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动模式，以满足各种要求。
综合目前市场上各类五轴机床，虽然其机械结构形式多种多样，但是主要有以下几种形式：1.两个转动坐标直接控制刀具轴线的方向（双摆头形式）。
2.两个坐标轴在刀具顶端，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型摆头式）。
3.两个转动坐标直接控制空间的旋转（双转台形式）。
4.两个坐标轴在工作台上，但是旋转轴不与直线轴垂直（俯垂型工作台式）。
5.两个转动坐标一个作用在刀具上，一个作用在工件上（一摆一转形式）。
某术语：如果旋转轴不与直线轴相垂直，则被认为是一根“俯垂型”轴。
看过这些结构的五轴机床，我相信我们应该明白了五轴机床什么在运动，怎样运动。
可是，这么多样化的机床结构，在加工时究竟能展现出哪些特点呢？与传统的三轴机床相比，又有哪些优势呢？接下来就让我们来看看五轴机床有哪些发光点。
02五轴加工的众多优点说起五轴机床的特点，就要和传统的三轴设备来比较。
生产中三轴加工设备比较常见，有立式、卧式及龙门等几种形式。
常见的加工方法有立铣刀端刃加工、侧刃加工。
球头刀的仿形加工等等。
但无论哪种形式和方法都有着一个共同的特点，就是在加工过程中刀轴方向始终保持不变，机床只能通过X、Y、Z三个线性轴的插补来实现刀具在空间直角坐标系中的运动。
五轴联动原理
五轴联动原理五轴联动加工技术是一种高效的加工方法，它可以实现在一台数控机床上完成复杂曲面零件的加工，大大提高了加工效率和加工精度。
五轴联动加工技术的核心是五轴联动原理，下面我们来详细了解一下五轴联动原理的相关知识。
首先，五轴联动原理是指在数控机床上通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的多方位加工。
这五个坐标轴分别是X轴、Y 轴、Z轴、A轴和C轴。
其中，X、Y、Z轴是机床的三个基本坐标轴，分别对应工件的长、宽、高方向的移动；而A轴和C轴则是机床的两个旋转轴，分别对应工件的旋转运动。
通过同时控制这五个坐标轴的运动，可以实现对工件的多方位加工，从而满足复杂曲面零件加工的需求。
其次，五轴联动原理的实现需要依靠数控系统和五轴联动加工中心。
数控系统是五轴联动加工的大脑，它能够精确地控制五个坐标轴的运动，实现对工件的精密加工。
而五轴联动加工中心则是五轴联动加工的具体执行者，它具有高速、高精度的加工能力，能够完成复杂曲面零件的加工任务。
通过数控系统和五轴联动加工中心的协同作用，才能实现五轴联动加工技术的应用。
另外，五轴联动原理的应用范围非常广泛。
它可以用于航空航天、汽车制造、模具制造、船舶制造、医疗器械等领域，特别适用于复杂曲面零件的加工。
由于五轴联动加工技术具有高效、高精度、高稳定性的特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
最后，五轴联动原理的发展也面临着一些挑战和机遇。
随着制造业的转型升级，对复杂曲面零件加工精度和效率的要求越来越高，五轴联动加工技术将会迎来更广阔的发展空间。
同时，五轴联动加工技术也需要不断创新和改进，以满足不同行业对加工精度和效率的需求。
总之，五轴联动原理是五轴联动加工技术的核心，它通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的多方位加工。
五轴联动加工技术具有广泛的应用前景，是制造业发展的重要方向之一。
希望通过我们的努力，能够进一步推动五轴联动加工技术的发展，为制造业的转型升级贡献力量。
五轴联动工作原理
五轴联动工作原理
五轴联动工作原理是指通过五个相互垂直的轴进行联动运动，从而实现更复杂、更灵活的加工操作。
这五个轴分别是X轴、Y轴、Z轴、A轴和C轴。
1. X轴：水平方向轴，负责工件在水平方向上的移动。
2. Y轴：垂直方向轴，负责工件在垂直方向上的移动。
3. Z轴：纵向轴，负责工件在纵向上的移动，控制工件的上下
运动。
4. A轴：旋转轴，负责工件相对于平台的旋转，可以使工件在水平平面上360度旋转。
5. C轴：旋转轴，负责工件相对于A轴的旋转，可以使工件
在垂直平面上360度旋转。
通过这五个轴的联动运动，机器可以实现工件在空间中的多方向、多角度的运动，从而实现更加复杂的加工需求。
例如，在五轴联动的机床上，可以进行立体雕刻、曲面加工、倾斜面切削等操作，从而大大提高了加工的精度和效率。
五轴联动的工作原理是通过数控系统控制每个轴的电机，根据加工程序计算出每个轴的运动轨迹和速度，并通过控制信号发送给电机，使其准确地控制工件的位置和角度。
通过不断调整每个轴的位置和角度，实现工件的复杂多角度加工。
整个过程
需要精密的计算和严密的协调，以确保工件的加工精度和一致性。
五轴加工定位模式与联动模式的理解
五轴加工定位模式与联动模式的理解下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
文档下载后可定制随意修改，请根据实际需要进行相应的调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种各样类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，如想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by theeditor.I hope that after you download them,they can help yousolve practical problems. The document can be customized andmodified after downloading,please adjust and use it according toactual needs, thank you!In addition, our shop provides you with various types ofpractical materials,such as educational essays, diaryappreciation,sentence excerpts,ancient poems,classic articles,topic composition,work summary,word parsing,copy excerpts,other materials and so on,want to know different data formats andwriting methods,please pay attention!深入理解五轴加工的定位模式与联动模式在精密机械加工领域，五轴加工技术因其高效、精准和灵活的特点，被广泛应用于复杂零件的制造。
7.五轴联动加工技术!
(1) 行距的影响因素与优化措施:
① 刀具形状与尺寸：刀具形状与尺寸对加工带的形状有着直 接的影响。 ② 零件表面几何形状与安装方位：刀轴矢量u在局部坐标轴n 上的分量un对加工带形状有着重要的影响，un大小不仅取决于零 件表面本身的几何形状，还取决于零件在加工状态下的安装方位。 ③ 走刀进给方向：刀轴矢量u在局部坐标轴a和v上的分量ua和 uv对加工带形状有着重要的影响。
计算机辅助制造
第七章 五轴联动加工技术
一. 五轴联动加工的应用范围及其特点
五坐标数控加工是实现大型与异型复杂零件的高效高质量加工
的重要手段。五坐标机床不仅可使刀具相对于工件的位置任意可
控，而且刀具轴线相对于工件的方向也在一定范围内任意可控， 由此使五坐标加工具有以下特点:
(1) 可避免刀具干涉，加工普通三坐标机床难以加工的复杂零件，
由参考直线和直线的末端点来确定刀轴矢量方向
(7) 2Point 通过两点确定刀轴矢量方向
(8) Tool Axis-Tangent to Curve 定义刀轴矢量为曲线的切线
(9) Spherical Coordinates 通过球面坐标定义刀轴矢量的方向
(10) Away from Point 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。
(3) 优化措施：
为尽可能加大走刀行距以提高加工效率，可采取以下优化措施: ① 合理选择刀具 为避免干涉而必须采用球头刃加工外，应优先考虑使用非球面 刀进行加工以获得较高的加工效率和较好的表面质量。此外，还
应选择较大直径的刀具加工以提高刀具刚度和增大行距。
② 合理选择工件安装方位 平底刀或环形刀加工时，应使工件表面各处法矢与Z轴的夹角 尽可能小以增大行距，因此应合理地安装工件。在加工凹曲面时 选择的工件安装方位应不存在刀具于涉。
五轴联动的介绍
五轴联动的介绍五轴联动是现代机械加工过程中的重要工艺，它使得加工工艺更加方便、高效、精确。
本文将介绍五轴联动是什么、五轴联动的优势、以及五轴联动技术的现状。
什么是五轴联动？五轴联动是机械加工中一种重要的工艺，它是指利用数控机床五轴联动运动的特性进行的一系列工艺过程，通过五轴联动可控制工件在五个方向的运动，以实现高精度的加工。
五轴联动常用于航空航天、汽车、模具制造、医疗器械等领域的加工过程。
五轴联动涉及到以下几个概念：•三轴坐标系：三个坐标轴分别为 X、Y、Z 轴，这是机床加工过程中最基础的坐标系。
•旋转坐标系：旋转坐标系是相对于三轴坐标系而言的，通过旋转坐标系可以实现工件的旋转，包括绕 X、Y、Z 三个轴的旋转。
•刀具半径补偿：在机械加工过程中，由于刀具存在尺寸，因此需要进行刀具半径补偿，确保切削的精度。
五轴联动的优势五轴联动在机械加工领域中具有显著的优势：•提高加工精确度：五轴联动拥有更多的运动自由度，因此可以实现更精细的加工过程，提高加工精度。
•增加加工工艺的灵活性：五轴联动可以在多个方向上实现复杂的加工。
例如，经过五轴联动，可以轻松地加工出空洞形状的零件。
•实现高效率的加工：五轴联动可以减少多次改变工件位置的过程，减少空置时间，因此可以提高机床的利用率。
•增强加工的适应性：五轴联动可以用于不同形状的工件加工，无需繁琐调整。
五轴联动技术的现状当前，五轴联动技术已经被广泛应用于许多领域，包括制造、建筑、医疗和航空航天等。
随着科技的不断进步，五轴联动技术也在不断更新：•五轴联动的控制系统不断进化：随着数控加工技术的不断发展，五轴联动的控制系统也在不断更新，以满足更多的需求。
•机床的结构不断发展：针对不同的应用场景，机床的结构也在不断发展，如高速旋转机床、立式加工中心等。
•刀具材料的不断革新：随着新材料的推广应用，刀具的材质不断进化，如硬质合金刀具、陶瓷刀具等。
总结五轴联动技术的应用已经十分广泛，具有高效率、高精度、灵活性等优点。
五轴联动加工技术数控加工技术
工艺要点 － 坐标系(1)
机床坐标系和坐标轴的命名：
1.用来描述和确定机床运动以及工件在机床 上位置 2.理论上可随意定义 3. ISO对数控机床坐标轴的名称及其运动方 向作了统一的规定
工艺要点 － 坐标系(2)
工件坐标系：
1.定义工件形状和刀具相对工件运动 2.与工件固联 3.右手笛卡尔坐标系 4. 原点任意，便于工件几何形状的描述。
五轴联动加工技术
第一节.五轴联动加工应用范围 与工艺要点
1.1 五轴联动加工的应用范围及其特点 1.2 五轴联动加工的工艺要点
应用范围及其特点(1)
R2
n
m
R1 r
z
rm
y x
三坐标曲面加工原理
应用范围及其特点(1)
im
n
R2
a
p
R1
r rp
(90 )
z
x
y
五坐标曲面加工原理
应用范围及其特点(2)
工艺要点－其它工艺问题（1）
加工工序的划分：
1.刀具集中分序法 2.粗、精加工分序法 3.按加工部位分序法
工艺要点－其它工艺问题（2）
工件装夹方式的确定： 1.尽量采用组合夹具 2.零件定位、夹紧的部位应考虑到不妨碍各部位的加 工、更换刀具以及重要部位的测量。 3. 夹紧力应力求通过靠近主要支承点上或在支承点 所组成的三角形内，应力求靠近切削部位，并作用 在刚性较好的地方，以减小零件变形。 4.零件的装夹、定位要考虑到重复安装的一致性，以 减少对刀时间，提高同一批零件加工的一致性。
1.刀具与工件各具有一个 转动运动
2.两个回转轴在空间 的方向都是固定的
3.特点介于上述两类 机床之间。
工艺要点－刀具类型及其工艺特点
UG五轴联动加工技术教材专题培训课件
1.1 五轴联动加工的应用范围及其特点 1.2 五轴联动加工的工艺要点
应用范围及其特点(1)
R2
n
m
R1 r
z
rm
y x
三坐标曲面加工原理
应用范围及其特点(1)
im
n R2
a
p
R1
r rp
( 90 )
z
x
y
五坐标曲面加工原理
应用范围及其特点(2)
工艺要点 － 坐标系(3)
局部坐标系 ：
1.在多坐标三维曲面加 工时用于确定刀具相对 零件表面姿态的坐标系
2.坐标原点为刀具与零 件表面的接触点
n v
局部坐标系
a
工件
Zw Yw 工件坐标系 Xw
工件坐标系与局部坐标系
工艺要点－机床类型及其工艺特点（1）
刀具摆动型：
1.两个转动轴都作用 于刀具上 2.定轴，动轴
行距 0 .6
0 .5
(m m )
n z = 0 .8 1 ,0 .6 1 ,0 .4 1 ,0 .2 1
0 .4
0 .3
行 距 (m m )
0 .6
n z = 0 .2 1
0 .5
0 .4
n z = 0 .4 1
0 .3
n z = 0 .6 1
0 .2 0 .0
2 2 .5 4 5 .0 6 7 .5 9 0 .0 R 2 5, R 1 5
行距的影响因素与优化措施 :
1.刀具形状与尺寸 2.零件表面几何形状与安装方位 3.走刀进给方向 4.允许的表面残余高度要求
工艺要点－加工行距和步长的选择（2）
数控机床五轴联动的控制策略
数控机床五轴联动的控制策略在现代制造业中，数控机床被广泛应用于各种加工工艺中，其高度自动化和精确性使其成为生产效率的重要推动力。
而在数控机床中，五轴联动技术被视为一项关键控制策略，可以实现更复杂形状的零件加工，提高产品质量和工艺特性。
本文将介绍数控机床五轴联动的控制策略，并探讨其在制造业中的应用。
一、五轴联动技术的基本概念五轴联动技术是指数控机床中通过同时控制工作台或工件与加工刀具在多个方向上运动，以实现复杂零件的加工。
五轴联动技术相对于传统数控机床仅能在平面内运动的方式而言，具有更大的自由度和加工范围。
通过对五轴联动加工路径的优化，可以达到更高的加工效率和加工质量。
二、五轴联动技术的控制策略1. 插补算法五轴联动技术需要通过精确的插补算法来计算各轴的运动轨迹，并保证其在加工过程中的平滑性和精度。
常见的插补算法包括线性插补、圆弧插补和斜线插补等。
通过选择合适的插补算法，可以优化加工路径，提高加工效率和表面质量。
2. 动态修补在五轴联动加工过程中，由于各轴之间的干涉和运动限制，可能会出现部分轨迹无法正常加工的情况。
为了解决这个问题，动态修补技术应运而生。
动态修补技术可以在加工过程中实时根据干涉情况对加工路径进行调整，确保零件能够完整加工。
这需要数控系统具备实时监测和修补功能。
3. 反馈控制五轴联动技术需要精确的位置和速度控制，而这离不开高精度的传感器和反馈系统。
通过传感器实时采集各轴的位置和速度信息，并通过反馈系统与数控系统进行紧密的控制和调节，可以实现对五轴联动运动的精确控制。
而传感器的准确性和反馈系统的稳定性则直接影响到五轴联动的精度和稳定性。
4. 运动规划五轴联动技术需要进行复杂的运动规划，以实现多轴间的协调和平滑过渡。
运动规划包括速度规划、加速度规划和轨迹规划等方面，通过合理的运动规划，可以避免过快或过慢的运动造成的问题，提高加工效率和质量。
三、五轴联动技术在制造业中的应用1. 复杂形状零件的加工五轴联动技术可以实现对复杂形状零件的高精度加工，如飞机叶片、汽车零件等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
线接触式:五坐标联动数控加工当前和今后研究的重点 所谓线接触式加工是指加工过程中以线接触成型的加工方式，如圆柱周铣、圆锥周 铣、樟形窿削及砂带磨削等．这种加工方式的特点是：由于切削点处切削速度较高， 因而可获得较高的加工精度，同时，由于是线接触成型，因而具有较岗的加工效 率．目前已发展到对任意曲面线接触加工的研究．
10
8.五轴加工的特点
(3)扩大工艺范围: 在航空制造部门中有些航空零件， 如航空发动机上的整体叶轮，由于 叶片本身扭曲和各曲面间相互位置 限制，加工时不得不转动刀具轴线， 否则很难甚至无法加工，另外在模 具加工中有时只能用五坐标数控才 能避免刀身与工件的干涉．
11
8.五轴加工的特点
(4)有利于制造系统的集成化 出于发展的考虑，现代机械加工部向着加工 中心、FMS方向发展，加工中心能在同一工位 上完成多面加工，保证位置精度且提高加工效 率．国外数控镗铣床和加工中心为了适应多面 体和曲面零件的加工，均采用多轴加工技术， 其中包含有五轴联动功能，因此在加工中心上 扩展五轴联动功能可大大提高加工中心的加工 能力，便于系统的进一步集成化．
五轴联动加工技术
机械学院教学实验中心 徐学武 2009.03
1
1 .实验内容
学生在《数控技术》课程学习的基础上，学 习CAD/CAM软件（UG等）的使用方法和编 程技术，根据现有机床的加工尺寸，自行设 计零件（如圆柱凸轮、叶片等）并编程，先 在数控实验台上验证无误后，进而再在五轴 联动机床上加工成实物。通过本实验，可使 学生系统掌握复杂零件数字化制造的相关知 识，提高工程实践能力。
12
8.五轴加工的应用范围
()
(f )
13
9. “东芝事件”的影响及启示
上世纪80年代众所周知 的“东芝事件”，从一 个侧面反映了数控技术 对于国家军事工业制造 水平的巨大影响：前苏 联应用日本东芝公司生 产的五轴联动数控机床， 加工潜艇螺旋桨后，精 度大大提高，潜艇噪声 大大降低，从而导致西 方反潜设施失效，引起 西方国家极大的恐慌。
5
5.方案二
以压缩机、膨胀机、推进器等的核心部件叶轮为例，学生可参 观有关实验室，分析研究发动机叶片的形状及结构特点，现场 实际测绘一叶片，依此为参照，用CAD软件重新设计一叶片， 启发学生考虑加工方法及工装，此后引导学生认识五轴联动数 控机床并学习相关知识，学生可进一步学习CAM软件，选择 刀具路径，仿真加工，后处理生成G代码，传入五轴联动数控 机床，加工出成品，并进行分析检验，写出试验总结。
2
2 .实验难点
本实验难点是刀具选择、刀具路径仿真 （防止干涉）及程序后处理。 拟先用工程塑料及尼龙等材料进行初步 加工验证，最后用有色金属（铝合金） 加工实体。
3
3.实验创新点
五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。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。本实验可使学生学习五轴 联动数控机床的原理及加工方法，提高学生学 习兴趣，拓展学生数控加工技术的实践空间。
6
6.方案三
锥型螺纹—密封性好,连接力量大.油田钻杆,液化汽瓶连接
7
7.方案四
围棋盒---口小
8
8.五轴加工的特点
(1)提高加工质量:端铣刀五坐标数控加工的断面残留高度小于 球头刀三坐标数控加工的断面残留高度．
9
8.五轴加工的特点
(2)提高加工效率:在相同的表面质量要求下，即相同的h值 下，五坐标数控加工比三坐标数控加工可以采用大很多的 行距s，因而有更高的加工效率．
14
10. 五坐标联动数控加工的三种方式
点接触式----应用最广的五轴加工型式
所谓点接触式加工是指加工过程中以点接触成型的加工方式，如球形铣刀加工、球 形砂轮磨削等．这种加工方式的主要特点是；球形表面法矢指向全空间，加工时对 曲面法矢有自适应能力，与线、面接触式加工相比较，其编程较简单、计算量较小， 并且只要使刀具半径小于曲面最小曲率半径就可避免干涉．因而它适合任意曲面的 加工．但由于是点接触成型，在切削点处切创速度趋近于零，因而切削条件差，加 工精度和效率低． 面接触式: 所谓面接触式加工是指以面接触成型的加工方式，如端面铣削(磨削)加工．这种加 工方式的主要特点是：由于切削点有较高的切削速度，周期进给量大，因而它具有 较高的加工效率和精度．但由于受成型方式和刀具形状的影响，它主要适合于中凸 曲率变化较平坦的曲面的加工．
4
4.方案一
以家用缝纫机机头中一圆柱凸轮为例，学生可重新观看缝纫机 的结构（在机械零件陈列室），理解圆柱凸轮的作用，并对其 进行测绘，分析其特点，再提出加工问题，学生要认识五轴联 动数控机床,学习有关多轴联动的有关知识, 根据机床有关参数， 设计一圆柱凸轮及工装，在计算机上仿真加工，后处理生成数 控机床代码，在数控实验台上进行验证，将验证后的程序传入 五轴联动机床加工出实物，分析检验并写出实验总结
15
11. 五坐标联动数控
机床的分类
(1)五坐标联动双转台机床: (A)旋转坐标有足够的行程范围，工艺性能好． (B)由于受结构的限制，摆动坐标的刚性较低，成为整个机床刚 性的薄弱环节．而双转台机床，转台的刚性大大高于摆头的刚 性，从而提高了机床总体刚性. (C)便于发展成为加工中心．只需加装独立式刀库及换刀机械手 即可 但双转台机床转台坐标驱动功率较大，坐标转换关系较复杂；
16
12. 五坐标联动数控机床的分类
(2)五坐标联动双摆头机床 双摆头机床摆动坐标驱动功率较小，工件装卸方便且坐标转换 关系简单．．
17
13. 五坐标联动数控机床的分类
(3)五坐标联动一摆头一转台机床 一摆头一转台式机床性能则介于上述两者之间
18
14. 五坐标联动数控机床的坐标轴
在五坐标联动数控机床中，常见的坐标是：(A)带动工件进 给的直角坐标X，Y，Z (B)带动工件旋转的回转坐标A、B、C (C)带动刀具进给的直角坐标X’、Y’、Z’；(D)带动刀具旋转 的 摆动坐标A’、B’、C’，