高速五轴加工中心 加工工艺图解

线框Swarf加工
Swarf machining from wireframe
•在曲面不能真正展开(非 直纹面）的时候特别适用
Suitable where surfaces are not truly developable
•在曲面内部结构很差时特 别适用
Suitable where internal surface structure is poor
五轴机床类型
• Head－Head 工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。
俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直
五轴机床类型
• Head－Head 工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。
五轴机床类型
• Table－Head 两个旋转轴分别放在主
轴和工作台上，工作台 旋转，可装夹较大的工 件；主轴摆动，改变刀 轴方向灵活
• 恒定的切削负载和切削量
Constant loading/volume removal rate
• 避免切削方向的突然变化
Avoidance of sharp direction changes
高速加工优点
• 减少数控机床的加工时间和成本
Reduce CNC machining time and cost
驱动曲面
Drive Surface
• 3轴加工球刀清角时会留下圆角，必 须手动加刀路清出直角 Using 3-axis machining will leave a fillet in the corners. The corner must then be finished by hand
• 5轴加工则可用平底刀清出利角，无 需在再后续电极清角 Using 5-axis machining with an end-mill leaves a sharp corner, needing minimal hand finishing
• 3.PowerMILL 五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活，可通 过投影方向、wenku.baidu.com、直线、曲线、平面、曲面来控制，是
领先的五轴联动加工系统。
PM刀轴控制
• 侧倾角使刀轴绕切削方向 侧旋一个角度从而避免刀 尖切削Lean Angle defines a rotation of the Tool axis at right angles to the direction of travel
Automatically adjusts toolpath to avoid collision
• 在公差范围内自动调整 刀轴方向避免干涉
Changes tool axis automatically to avoid obstruction by tolerance specified
自动防护选项
•在曲面边缘加工不理想时 特别适用
Suitable where edge matching is not perfect
Wireframe
Toolpath
• PowerMILL能够自动识别其 他CAD系统产生的孔特征， 并自动产生五轴钻孔刀路
• 对于Heidenhain等有 working plane功能的五轴 controller，Ductpost以钻 孔循环输出；对于Andron 等不支持working plane的 五轴controller，Ductpost 以普通线性插补G01输出。
Swarf加工
Swarf Machining
用锥度刀做Swarf加工
Swarf machining with tapered tools
• 允许使用更大的刀具 Allows larger tools to be used
• 能够切除更多的余量 Removes more material
• 使工件的装夹更灵活 Increases flexibility possible in fixtures
整个切削路径过程刀轴矢量可根据 要求而改变
控制路径轴 X、Y、Z 控制旋转轴 A(B)、C
五轴联动
五轴机床类型
• Table－Table 刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转， 须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。
俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直
五轴机床类型
• Table－Table 刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转， 须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。
• 3.
controller Heidenhain
Siemens Andron
RTCP ON M128
TRAORI G25H1
RTCP OFF M129
TRAFOOF G25H0
• Part Position on the table
• With RTCP enabled, the datum of the part can be clocked with ease
No Linearization, No RTCP
NC
五轴刀轴矢量控制
• 1.五轴刀轴矢量控制是CAM系统五轴技术的核心
• 2.五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点（X,Y,Z) 和刀轴矢量(I,J,K)，五轴后处理器将刀轴矢量（I,J,K）转 化为不同机床的旋转轴需要转动的角度（A,B,C中的两 个）；然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性轴需要移动 的各轴位移（X,Y,Z）。
Auto-avoid option
刀轴控制－自动避免碰撞
• 刀轴定义更智能 灵活
• 确保最短的刀具 伸出长度
• 提高五轴编程加 工效率
• 可在同一程序中定 义两组刀轴选项
刀轴控制－交互式刀轴编辑
• 在不同的区域应用最适合的切削条件 • 刀轴矢量平滑,保证加工质量 • 可在同一程序中定义多组刀轴
PowerMILL高速 多轴加工技术
By Jisensen
高速加工特点
• 主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率
Very high tip velocity - mainly a function of spindle speed and cutter size
• 小步距，更多的加工步骤
Small step-over, requiring more machining sequences
刀轴通过直线
Towards a Line
•刀轴总是通过用户定义直线上 的点
•Tool axis will always pass through the user-defined line
• 提供了比直线更灵活有 效的刀轴控制策略
Offers much more control and flexibility than line
5轴钻孔
5-Axis Drilling
弯管加工模块
Port machining
PowerMILL针对发动机等的弯形管件有从粗加工到 精加工的一套加工方案
整体叶盘加工模块
New module for blisks and impellers
• 新的加工模组使得整 体叶盘编程速度明显 提高
• 自动调整刀路避免碰撞
• Without RTCP enabled, the PowerMILL NC Program must be output with a Workplane positioned at the machines 0 0 0
RTCP功能
RTCP功能
A Linearized or RTCP Enabled Move
方向的改变对直线轴运动的影响
RTCP功能
• 1.RTCP（Rotary tool center point）功能是指刀轴旋转 后为保持刀尖不变五轴controller自动计算并执行线性轴 补偿； RTCP ON时，机床各线性轴在旋转后的坐标系内 移动。
• 2.对于没有RTCP功能的五轴机床，后处理输出程序在工 件装夹完测量出基准点到机床中心距离之后才能做；对 于有RTCP功能的，后处理输出程序无需考虑工件在机床 上的具体位置。
五轴加工的优点
• 直纹面或斜平面可充分利用刀具侧 刃和平刀底面进行加工，加工的效 率和质量更高。
五轴加工的优点
• 五轴加工和高速加工结合，使模具加工逐步告别放电加工， 并改变模具的零部件和制造工艺，大大的缩短模具制造周 期。
五轴机床运动
加工此工件时机床、工艺选用？
五轴机床运动
刀具长度对机床运动的影响
前、侧倾角
• 使刀轴总是通过某一固 定点从而避免刀尖切削 The tool is aligned so that the axis passes through a specified point with the
• cutting end • pointing • away • from • the point
• 由于切削刀具是直刃，所以只 能加工可展开的曲面（直纹面） It can only be used with developable surfaces as cutter side is straight
• 切削的深度可由下切步距和曲 面宽度控制Depth of cut can be controlled by a fixed stepover or fraction of surface width
五轴机床类型
• Table－Head 两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工 件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活
五轴加工的优点
• 一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。如 斜顶、滑块和电极。
五轴加工的优点
• 用更短的刀具伸长加工陡峭侧面，提高加工的表面质量和 效率。
刀轴通过点
From a Point
• 刀轴总是通过直线上的 点对齐，从而避免刀尖 切削
The tool is aligned so that the axis passes through a specified line with the cutting end pointing towards the line
• 有多种专用的5轴加 工策略
• 投影方向和刀轴方向由驱 动曲面（银色面）决定
Projection direction and tool orientation determined by drive surface (silver)
• 驱动曲面为单一曲面，而 模型为多曲面模型Single
drive surface but multisurface part
• 刀轴总是通过用户定义 的曲线
Tool axis will always pass through the user-defined curve
刀轴通过3D曲线
Through a 3D curve
PowerMILL多轴路径策略
• PowerMILL丰富的 三轴粗加工和精加 工刀路策略全部能 用于五轴加工。
• 改进曲面精加工质量，减少或省去手工打磨工序
Improve surface finish and reduce or eliminate hand finishing
• 直接加工高硬度材料
Enable machining of harder materials
• 减少电火花加工
Reduce use of EDM
• 正角时为右倾，负角时为 左倾Can be positive or negative to indicate a right/ left lean
• 设置侧倾角能有效避免刀 具干涉Useful to avoid collisions when machining close to obstacles
轴表
五轴：3个线性（linear axis）＋2个旋转轴（rotary axis）
旋转轴平行于 X Y Z
轴名 A B C
刀轴矢量沿着整个切削路径过程始终不变 控制路径轴 X、Y、Z
三轴加工
3＋2轴（定位五轴）
刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变 控制路径轴 X、Y、Z 参与旋转轴A(B)、C
• 不用后续电极清角就意味着节省时 间提高加工质量 The reduction in hand finishing saves time and improves quality
狭槽的5轴加工
5-Axis Machining of Slots
• Swarf加工使用刀具侧刃切削 Swarf Machining cuts with the side of the tool