高速多轴加工经典举例

PowerMILL高速多轴加工技术ByJisensen高速加工特点•主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率Veryhightipvelocity-mainlyafunctionofspindlespeedandcuttersize•小步距，更多的加工步骤Smallstep-over,requiringmoremachiningsequences•恒定的切削负载和切削量Constantloading/volumeremovalrate•避免切削方向的突然变化Avoidanceofsharpdirectionchanges高速加工优点•减少数控机床的加工时间和成本ReduceCNCmachiningtimeandcost•改进曲面精加工质量，减少或省去手工打磨工序Improvesurfacefinishandreduceoreliminatehandfinishing•直接加工高硬度材料Enablemachiningofhardermaterials•减少电火花加工ReduceuseofEDM轴表五轴：3个线性（linearaxis）＋2个旋转轴（rotaryaxis）旋转轴平行于轴名XAYBZC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、Z3＋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)、C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。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。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方向的改变对直线轴运动的影响RTCP功能•1.RTCP（Rotarytoolcenterpoint）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；RTCPON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。•3.controllerRTCPONRTCPOFFHeidenhainM128M129SiemensTRAORITRAFOOFAndronG25H1G25H0RTCP功能•PartPositiononthetable•WithRTCPenabled,thedatumofthepartcanbeclockedwithease•WithoutRTCPenabled,thePowerMILLNCProgrammustbeoutputwithaWorkplanepositionedatthemachines000RTCP功能NoLinearization,NoRTCPALinearizedorRTCPEnabledMoveNCprograms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）。•3.PowerMILL五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活，可通过投影方向、点、直线、曲线、平面、曲面来控制，是领先的五轴联动加工系统。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LeanAngledefinesarotationoftheToolaxisatrightanglestothedirectionoftravel•正角时为右倾，负角时为左倾Canbepositiveornegativetoindicatearight/leftlean•设置侧倾角能有效避免刀具干涉Usefultoavoidcollisionswhenmachiningclosetoobstacles刀轴通过点FromaPoint•使刀轴总是通过某一固定点从而避免刀尖切削Thetoolisalignedsothattheaxispassesthroughaspecifiedpointwiththe•cuttingend•pointing•away•from•thepoint刀轴通过直线TowardsaLine•刀轴总是通过直线上的点对齐，从而避免刀尖切削Thetoolisalignedsothattheaxispassesthroughaspecifiedlinewiththecuttingendpointingtowardstheline•刀轴总是通过用户定义直线上的点•Toolaxiswillalwayspassthroughtheuser-definedline刀轴通过3D曲线Througha3Dcurve•提供了比直线更灵活有效的刀轴控制策略Offersmuchmorecontrolandflexibilitythanline•刀轴总是通过用户定义的曲线Toolaxiswillalwayspassthroughtheuser-definedcurvePowerMILL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。•有多种专用的5轴加工策略驱动曲面DriveSurface•投影方向和刀轴方向由驱动曲面（银色面）决定Projectiondirectionandtoolorientationdeterminedbydrivesurface(silver)•驱动曲面为单一曲面，而模型为多曲面模型Singledrivesurfacebutmulti-surfacepart狭槽的5轴加工5-AxisMachiningofSlots•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Using3-axismachiningwillleaveafilletinthecorners.Thecornermustthenbefinishedbyhand•5轴加工则可用平底刀清出利角，无需在再后续电极清角Using5-axismachiningwithanend-millleavesasharpcorner,needingminimalhandfinishing•不用后续电极清角就意味着节省时间提高加工质量ThereductioninhandfinishingsavestimeandimprovesqualitySwarf加工SwarfMachining•Swarf加工使用刀具侧刃切削SwarfMachiningcutswiththesideofthetool•由于切削刀具是直刃，所以只能加工可展开的曲面（直纹面）Itcanonlybeusedwithdevelopablesurfacesascuttersideisstraight•切削的深度可由下切步距和曲面宽度控制Depthofcutcanbecontrolledbyafixedstepoverorfractionofsurfacewidth用锥度刀做Swarf加工Swarfmachiningwithtaperedtools•允许使用更大的刀具Allowslargertoolstobeused•能够切除更多的余量Removesmorematerial•使工件的装夹更灵活Increasesflexibilitypossibleinfixtures线框Swarf加工Swarfmachiningfromwireframe•在曲面不能真正展开(非直纹面）的时候特别适用Suitablewheresurfacesarenottrulydevelopable•在曲面内部结构很差时特别适用Suitablewhereinternalsurfacestructureispoor•在曲面边缘加工不理想时特别适用SuitablewhereedgematchingisnotperfectWireframeToolpath5轴钻孔5-AxisDrilling•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workingplane功能的五轴controller，Ductpost以钻孔循环输出；对于Andron等不支持workingplane的五轴controller，Ductpost以普通线性插补G01输出。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弯管加工模块Portmachining整体叶盘加工模块Newmoduleforblisksandimpellers•新的加工模组使得整体叶盘编程速度明显提高自动防护选项Auto-avoidoption•自动调整刀路避免碰撞Automaticallyadjuststoolpathtoavoidcollision•在公差范围内自动调整刀轴方向避免干涉Changestoolaxisautomaticallytoavoidobstructionbytolerancespecified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高速高质的保障－点分布控制•不同的加工条件启用相应的点分布控制•矢量平滑HuronKX8-FivecontrolledbySiemens840DFeedrate:7500mm/minStandardTolerancedDataActualMachiningtime:82minutesRedistributedPoints(0.25mmMax)ActualMachiningtime:50minutes39%MachinetimesavedbyutilisingPointRedistribution.五轴机床仿真•1.五轴刀具路径完全自动防过切和自动刀头碰撞检查。该特性跟三轴加工一样良好。•2.建立实际五轴机床模型，有效避免机台碰撞。五轴加工跟三轴加工最大的不同，就是前者由于工作台或刀头的摆动和旋转，加工过程中容易发生主轴或刀头刀具跟工件、夹具、工作台碰撞。区别于三轴加工只需注意到的刀头跟工件的碰撞，我们将其称为机台碰撞。这样通过仿真无碰撞的程序，就可以放心的在五轴机床上运行。DMU160POPS650MikronUCP710仿真与验证•PowerMILL的仿真可选项现扩展到包含了验证功能；SimulationoptioninPowerMILLhasn