PowerMILL高速多轴加工技术

PM刀轴控制 PM刀轴控制
前、侧倾角
• 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 尖切削Lean Angle defines a rotation of the Tool axis at right angles to the direction of travel • 正角时为右倾，负角时为 正角时为右倾， 左倾Can 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 具干涉Useful to avoid collisions when machining close to obstacles
• 刀轴总是通过用户定义 的曲线
Tool axis will always pass through the user-defined usercurve
PowerMILL多轴路径策略 PowerMILL多轴路径策略
• PowerMILL丰富的 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。 用于五轴加工。 • 有多种专用的5轴加 有多种专用的5 工策略
刀轴通过直线
Towards a Line
• 刀轴总是通过直线上的 点对齐， 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 •刀轴总是通过用户定义直线上 刀轴总是通过用户定义直线上 的点
controller Heidenhain Siemens Andron RTCP ON M128 TRAORI G25H1 RTCP OFF M129 TRAFOOF G25H0
RTCP功能
• • • Part Position on the table With RTCP enabled, the datum of the part can be clocked with ease Without RTCP enabled, the PowerMILL NC Program must be output with a Workplane positioned at the machines 0 0 0
狭槽的5轴加工 狭槽的5
Swarf Machining
• Swarf加工使用刀具侧刃切削 Swarf加工使用刀具侧刃切削 Swarf Machining cuts with the side of the tool • 由于切削刀具是直刃，所以只 由于切削刀具是直刃， 能加工可展开的曲面（直纹面） 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 面宽度控制Depth of cut can be controlled by a fixed stepover or fraction of surface width
5-Axis Machining of Slots
• 3轴加工球刀清角时会留下圆角，必 轴加工球刀清角时会留下圆角， 须手动加刀路清出直角 3Using 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 轴加工则可用平底刀清出利角， 需在再后续电极清角 5Using 5-axis machining with an endend-mill leaves a sharp corner, needing minimal hand finishing • 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
五轴机床类型
• Table－Head Table－ 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 两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转， 主轴摆动， 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 一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。 斜顶、滑块和电极。 斜顶、滑块和电极。
• 减少数控机床的加工时间和成本
Reduce CNC machining time and 去手工打磨工序 改进曲面精加工质量，
Improve surface finish and reduce or eliminate hand finishing
• 直接加工高硬度材料
PowerMILL高速 PowerMILL高速 多轴加工技术
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 小步距，
Small step-over, requiring more machining sequences
• 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
•Tool axis will always pass Tool userthrough the user-defined line
刀轴通过3 刀轴通过3D曲线
Through a 3D curve • 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
三轴加工
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
3＋2轴（定位五轴） 定位五轴）
刀轴矢量可改变， 刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变 参与旋转轴A(B) A(B)、 控制路径轴 X、Y、Z 参与旋转轴A(B)、C
五轴联动
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)、 A(B)、C
Drive Surface • 投影方向和刀轴方向由驱 动曲面（银色面） 动曲面（银色面）决定
驱动曲面
• 驱动曲面为单一曲面，而 驱动曲面为单一曲面， 模型为多曲面模型Single
multidrive surface but multisurface part
Projection direction and tool orientation determined by drive surface (silver)
刀轴通过点
From a Point
• 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
五轴机床类型
• Table－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， 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。 须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。
俯垂型： 俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直
Enable machining of harder materials
• 减少电火花加工
Reduce use of EDM
轴表
五轴： 个线性（ axis）＋ 个旋转轴（ ）＋2 axis） 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
RTCP功能
A Linearized or RTCP Enabled Move
No Linearization, No RTCP
NC programs
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 1.五轴刀轴矢量控制是CAM系统五轴技术的核心 五轴刀轴矢量控制是CAM • 2.五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点（X,Y,Z) 2.五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点（ 五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点 和刀轴矢量(I,J,K)，五轴后处理器将刀轴矢量（I,J,K） 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 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 ）；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）。 的各轴位移（X,Y,Z）。 • 3.PowerMILL 五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活，可通 五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活， 过投影方向、 直线、曲线、平面、曲面来控制， 过投影方向、点、直线、曲线、平面、曲面来控制，是 领先的五轴联动加工系统。
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 用更短的刀具伸长加工陡峭侧面， 效率。 效率。
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， 刃和平刀底面进行加工，加工的效 率和质量更高。 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， 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， 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？ 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
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 1.RTCP（ point） RTCP 后为保持刀尖不变五轴controller controller自动计算并执行线性轴 后为保持刀尖不变五轴controller自动计算并执行线性轴 补偿； ON时 补偿； RTCP ON时，机床各线性轴在旋转后的坐标系内 移动。 移动。 • 2.对于没有RTCP功能的五轴机床，后处理输出程序在工 2.对于没有RTCP功能的五轴机床， 对于没有RTCP功能的五轴机床 件装夹完测量出基准点到机床中心距离之后才能做； 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， RTCP功能的 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。 上的具体位置。 • 3.
俯垂型： 俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直
五轴机床类型
• Head－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。 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 Table－ 两个旋转轴分别放在主 轴和工作台上， 轴和工作台上，工作台 旋转，可装夹较大的工 旋转， 主轴摆动， 件；主轴摆动，改变刀 轴方向灵活
五轴机床类型
• Table－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， 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。 须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。
五轴机床类型
• Head－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。 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。