精雕軟件5軸學(xué)習(xí)第一章

1、第一章ES-SurfMill6.0多軸加工概述1.1多軸加工特點在過去模具加工很少使用五軸加工，問題在于多軸機床的價格昂貴及人員培訓(xùn)與技術(shù)上的困難，大家皆敬而遠之。近年來因模具交期緊迫及價格壓縮，五軸機床標準化產(chǎn)量，價格逐年下降，使五軸加工漸漸的受到模具業(yè)重視，多軸機床將是繼高速加工機后另一個有效的加工工具。五軸加工與三軸加工比較，有以下幾方面的優(yōu)點： 1) 減少工件非加工時間，可以提高加工效率五軸加工的一個主要優(yōu)點是僅需經(jīng)過一次裝夾即可完成復(fù)雜形狀零件的加工。和多次裝夾相比，它可極大地提高加工和生產(chǎn)能力，顯著縮短產(chǎn)品加工周期及加工成本，并且提高了加工精度。2) 刀具可以擺到更好的位置來加工曲

2、面五軸加工完成一些三軸加工無法完成的加工，比如有負角的曲面零件加工，刀具可以擺到更好的位置來加工曲面，如圖1-1所示。圖1-1 刀具可以擺到更好的位置來加工曲面3) 可以縮短曲面加工時間，改善曲面表面的加工質(zhì)量五軸加工可通過將刀具傾斜一定角度，例如用銑刀側(cè)刃進行銑削等，縮短加工時間；另外路徑間距相同的情況下，用五軸加工工件表面的殘留量要比三軸加工小得多，有利于改善加工曲面的表面光潔度，如圖1-2所示。圖1-2縮短加工時間, 改善表面加工質(zhì)量4）可以降低刀具的損耗五軸加工大大的降低刀具的損耗，雖然使用高速加工機可進行高速切削，縮短工時，但刀具磨耗往往只發(fā)生在刀尖，相當可惜。使用五軸加工就不同了，

3、刀具除了刀尖切削外，更多時候是使用刀腹切削，所以刀具利用率提高很多。在五軸加工中，由于刀頭可進入工件內(nèi)部，刀具方向朝向工件表面，因此可使用短刀具加工。使用短刀具加工可提高切削效率而不增加刀具負荷，從而可提高刀具壽命，減少刀具消耗。使用短刀具還可減小在用3軸加工時經(jīng)常出現(xiàn)的刀具振動，從而可得到質(zhì)量更高的加工表面，減少、甚至取消極其耗時的手工打磨工序。圖1-3 三軸和五軸刀具長短對比圖1-3可以看出，如果采用普通的三軸加工，將不得不增加刀具的長度。增加了刀具長度將不可避免帶來諸如切削速度降低、跳動增大等影響加工效率以及加工精度的一系列因素。采用5軸加工可以很好的解決這個問題。5）使用五軸加工可以加

4、工極其復(fù)雜的、以前只能通過澆注方法才能得到的零件對于原形加工和對很小零件的加工，采用五軸加工會更快更經(jīng)濟。如果一零件用鑄造的方法需要兩個月甚至更多的時間才能完工的話，那么用五軸加工可以將交貨期縮短到12周。所以越來越多地企業(yè)直接加工原形而很少使用快速成型設(shè)備。這種方法使得在大批量生產(chǎn)時，用同樣材料能加工出精度更高的零件。6) 解決葉輪、葉片和螺旋槳等加工的唯一手段 大家普遍認為五軸數(shù)控加工技術(shù)是解決葉輪、葉片和螺旋槳等加工的唯一手段。此外，在設(shè)計、制造復(fù)雜曲面遇到無法解決的難題時，就會求助五軸加工技術(shù)?？傊?，五軸加工主要的優(yōu)點是加工整體復(fù)雜工件時，可以一次工件夾持定位、避開刀具的靜點、適合深模

5、具加工縮短刀具夾持長度、可以加工倒勾處（負角）、減少電極制作，與三軸加工相比較，以上優(yōu)點皆可得到更好的加工效率與降低加工成本。1.2多軸數(shù)控加工基本概念多軸數(shù)控加工是指在具有三根軸以上聯(lián)動的機床上，實現(xiàn)三根以上軸運動的一種加工方式，這些軸可以是聯(lián)動的，也可以是部分聯(lián)動的。1、數(shù)控機床運動軸配置及方向定義根據(jù)ISO規(guī)定，數(shù)控機床采用右手直角笛卡爾坐標系，如圖（1-4），基本坐標軸為X、Y、Z三根直線軸，對應(yīng)每一根直線軸的旋轉(zhuǎn)軸分別用A、B、C表示；其中平行于主軸的坐標軸定義為Z軸。 圖1-4 右手直角笛卡爾坐標系轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)向的判斷可以通過右手螺旋定則判斷：右手握住軸線，右手大拇指指向直線軸正方向(X

6、/Y/Z)，四指的旋轉(zhuǎn)方向為對應(yīng)軸的正向，對于C軸的判斷，Z軸向上為正。注意：各坐標軸的運動可由工作臺，也可以由刀具的運動來實現(xiàn)，但方向均以刀具相對于工件的運動方向來定義，因此使用右手螺旋定則判斷出的旋轉(zhuǎn)軸正方向與旋轉(zhuǎn)軸實際旋轉(zhuǎn)方向正好相反。2、多軸數(shù)控加工的分類根據(jù)多軸機床運動軸配置形式的不同，可以將多軸數(shù)控加工分為以下幾種：1）四軸聯(lián)動加工：指在四軸機床（最常見的機床運動軸配置是X、Y、Z、A四軸)上進行四根運動軸同時聯(lián)合運動的一種加工形式。2）3+1軸加工：也稱四軸定位加工。它是指在四軸機床上，實現(xiàn)三根直線軸聯(lián)動加工，而旋轉(zhuǎn)軸間歇運動的一種加工形式。3）五軸聯(lián)動加工：也叫連續(xù)五軸加工。它

7、是指在五軸機床上進行五根運動軸同時聯(lián)合運動的切削加工形式。4）五軸定軸加工：也稱五軸定位加工，可分為3+2和4+1軸加工。3+2軸加工是指在五軸機床上進行XYZ三軸聯(lián)合加工，兩個旋轉(zhuǎn)軸固定在某角度的加工。3+2軸加工是五軸加工中最常用的加工方式，能完成大部分側(cè)面結(jié)構(gòu)的工件加工；4+1軸加工是指在五軸機床上實現(xiàn)三個直線軸和一個旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)合運動，另一旋轉(zhuǎn)軸作間歇運動的一種加工形式。1.3多軸加工刀具路徑質(zhì)量的衡量標準使用不同的刀軸控制方式和多軸加工策略可以生成同一加工對象的多個多軸加工路徑，但最終的刀具路徑質(zhì)量是截然不同的。高質(zhì)量的多軸加工路徑一般要滿足一下條件：1、刀具路徑安全。刀具路徑安全無碰撞

8、是編程人員追求的首要目標，多軸刀具路徑安全包括以下兩個方面：首先，刀具路徑無碰撞現(xiàn)象。多軸CAM軟件生成的刀具路徑，應(yīng)該絕對避免機床主軸、刀柄或刀具碰撞到工件、夾具等，防止操作人員、機床受到損傷活工件被破壞。其次，刀具路徑應(yīng)無過切現(xiàn)象。多軸刀具運動軌跡應(yīng)該準確無誤，無過切、扎刀等帶有加工危險的問題刀具路徑。2、行距均勻高質(zhì)量的刀具路徑應(yīng)該整體上分布均勻、整齊，各條刀具路徑之間的行距要均勻，不能出現(xiàn)在零件平坦面間距小，而在零件陡峭面間距變的很大的現(xiàn)象，否則，加工出來的零件的尺寸和表面質(zhì)量都會達不到要求，同時也會增加鉗工修整的難度。3、刀軸運動要連續(xù)，過渡要光順多軸加工過程中，刀軸在作位置調(diào)整時，

9、軸指向的過渡要盡量平滑，不要出現(xiàn)突然的刀軸指向改變，這要可以延長機床、刀具的使用壽命，減少碰撞發(fā)生的可能性，其次可以提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。4、旋轉(zhuǎn)軸的搖擺運動盡量少多軸機床的旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)剛性要比直線軸的結(jié)構(gòu)剛性差，A軸（或B軸）和C軸在結(jié)構(gòu)上是整個機床剛性中的薄弱環(huán)節(jié)，因此在多軸加工過程中，應(yīng)盡量減少旋轉(zhuǎn)軸的擺動，這樣加工精度、機床壽命才會得到更好的保障。5、提刀少，機床空行程少高質(zhì)量的刀具路徑應(yīng)避免空進給軌跡的產(chǎn)生，盡量減少抬刀、進退刀的次數(shù)，以提高加工效率。1.4 ES-SurfMill6.0多軸加工的功能與特點ES-SurfMill6.0軟件的多軸加工功能是根據(jù)多個行業(yè)的加工特點，在大量的現(xiàn)

10、場加工實踐過程中不斷發(fā)展完善的，功能全面、簡單易學(xué)。主要有以下功能和特點：1、五軸用戶界面與三軸完全統(tǒng)一，功能融合在一起，易學(xué)易用。五軸加工界面、多軸路徑輸出等完全統(tǒng)一到三軸加工環(huán)境中，對于熟悉三軸加工的用戶，只要掌握刀軸控制、初始路徑布點方式、路徑投影方式就可以設(shè)置多軸路徑。2、五軸加工編程策略豐富ES-SurfMill6.0軟件支持多軸定位加工和多軸聯(lián)動加工方式，功能豐富，具有完整的粗、精加工策略；支持支持糖果刀、鍵槽刀、燕尾刀等異形刀具進行五軸加工編程。3、多軸刀具路徑計算速度快ES-SurfMill6.0軟件采用了先進的算法，支持多核并行運算，充分發(fā)揮了現(xiàn)有計算機的硬件優(yōu)勢，具有極為突

11、出的計算速度優(yōu)勢。4、路徑可靠性能高加工刀具支持刀柄、刀桿的碰撞檢查，可自動刪除存在碰撞的路徑，計算路徑的安全可靠性大幅提高；自動避讓進退刀過切問題，同時實現(xiàn)過切檢查。5、刀軸控制靈活支持多種刀軸控制方式，應(yīng)用于不同的加工場合。6、具有三軸路徑轉(zhuǎn)五軸功能設(shè)定刀軸方向后，三軸路徑中的曲面精加工和清根加工功能可以方便的轉(zhuǎn)換成五軸路徑，改善加工效果，降低加工難度。7、支持網(wǎng)格曲面模型的多軸加工ES-SurfMill6.0軟件可以對網(wǎng)格曲面進行多軸加工，并相應(yīng)的提供了多種加工方式和加工手段，計算速度快、路徑質(zhì)量高，同時支持多種刀具。8、具有葉輪專業(yè)加工功能。ES-SurfMill6.0軟件專門針對葉輪

12、零件開發(fā)了一專業(yè)模塊，用戶只需進行簡單的參數(shù)設(shè)置即可生成高效、無碰撞和無過切的葉輪多軸加工路徑。9、專有的多軸曲面刻字功能ES-SurfMill6.0軟件中的多軸區(qū)域加工功能讓曲面上進行多軸刻字、花紋變的更加簡單，而且效果更佳。10、完善的細節(jié)控制支持邊界線、參數(shù)范圍、保護面等裁剪，加工區(qū)域控制十分靈活；開口路徑支持圓弧進退刀、直線延長等，提高了邊界加工質(zhì)量；支持開口線單向走刀，保證路徑全部為順銑加工。這些細節(jié)控制使生成的多軸路徑質(zhì)量更高。1.5 ES-SurfMill6.0軟件多軸聯(lián)動加工策略ES-SurfMill6.0軟件根據(jù)不同的加工需求和機床特點提供了以下8種多軸加工策略。加工方法 圖

13、示 說明五軸鉆孔用于曲面多軸鉆孔加工五軸曲線加工適合用于加工曲面上的曲線、圖案和文字，也能用于加工曲面上的凹槽、切邊等等四軸旋轉(zhuǎn)加工包括外圓加工、凹腔加工、指向?qū)蛹庸とN方式，用于加工類似旋轉(zhuǎn)體的四軸零件曲面投影加工用于復(fù)雜的曲面模型多軸加工，包括開粗和精加工曲面變形加工包括兩面變形和曲面等距兩種方式，用于葉片流道和葉片加工曲線變形加工包括兩線變形、單向蒙皮、雙向蒙皮、曲線投影等多種方式多軸側(cè)銑加工包括直紋面?zhèn)茹姾蛢汕€側(cè)銑兩種方式多軸區(qū)域加工適用于多軸刻字和花紋等加工1.6 ES-SurfMill6.0多軸加工流程ES-SurfMill6.0軟件中，路徑向?qū)亲畛Ｓ玫牡毒呗窂接嬎闫?，它能?/p>

14、引導(dǎo)用戶一步步生成刀具路徑，下面列舉生成多軸路徑具體的操作步驟供用戶參考： 圖1-5 生成刀具路徑流程圖 以NC環(huán)境下生成曲面投影加工路徑為例，簡單了解一下使用路徑向?qū)в嬎愣噍S加工路徑的過程。具體操作如下： 1、點擊導(dǎo)航工作條上的加工按鈕，切換到3D加工環(huán)境； 2、從菜單中選擇“刀具路徑（P）路徑向?qū)В╓）”菜單項，啟動路徑向?qū)睿粓D1-6 路徑向?qū)Р藛?、系統(tǒng)彈出【選擇加工方法】界面，切換至【多軸加工組】，在列表中選擇【曲面投影加工】方法，并設(shè)置與加工方法相關(guān)的主要參數(shù)，如下圖所示，設(shè)置完畢后點擊按鈕，進入下一步；圖1-7選擇加工方法菜單技巧：對于熟練的高級用戶，可以在路徑向?qū)?dǎo)航工具欄中點擊按鈕，一步直達加工參數(shù)設(shè)置界面。4、系統(tǒng)彈出【選擇刀具】界面，在顯示的刀具列表中選擇選擇“【球頭】JD-4.00”，同時用戶也可以點擊【從刀具表選擇】進入刀具表，添加、選擇其它刀具，并設(shè)置與刀具相關(guān)的走刀參數(shù)，設(shè)置完畢后點擊按鈕，進入下一步；圖1-8選擇加工刀具5、系統(tǒng)彈出【選擇加工域】界面，此時根據(jù)所要選擇的加