1多轴加工简介
多轴加工应用技术课件.
学而不思则罔--思而不学则殆
五轴机床的定义
含义：多数实用五轴机床是由三个直线坐标轴
和二个旋转轴组成的。 直线坐标轴为X、Y、Z轴，那么： 绕X轴旋转的旋转轴称为A轴 绕Y轴旋转的旋转轴称为B轴 绕Z轴旋转的旋转轴称为C轴 虽然定义了三个旋转轴，但是在实际中只用 到了两个旋转轴。
学而不思则罔--思而不学则殆
俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直
学而不思则罔--思而不学则殆
学而不思则罔--思而不学则殆
五轴机床类型
Head－Head（双摆头） 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
学而不思则罔--思而不学则殆
学而不思则罔--思而不学则殆
五轴机床类型
Table－Head（摆头转台）
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
学而不思则罔--思而不学则殆
学而不思则罔--思而不学则殆
多轴加工工艺
1.粗加工的工艺安排原则 （1）尽可能用三轴加工去除较大余量 （2）分层加工，留够精加工余量 （3）遇到难加工材料或者加工区域窄小，刀 具长径比较大的情况时，粗加工可采用插铣 方式 2.半精加工 （1）给精加工留下均匀的较小的余量 （2）保证精加工时零件具有足够的刚性
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多轴加工工艺
3.精加工的工艺安排 （1）分层，分区域分散精加工。 （2）模具零件，叶片，叶轮零件的加工顺序 应遵循曲面——清根——曲面反复进行 （3）尽可能采用高速加工
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多轴加工的目的
S=1000VC/D VC=S*D/1000 D=0 VC=0
多轴数控加工
多轴数控加工
多轴数控加工是一种先进的加工技术，它通过同时控制多个轴的运动来实现复杂零件的加工。
多轴数控加工可以应用于不同类型的机床，如铣床、车床和磨床等。
在多轴数控加工中，可以同时控制的轴包括：
1. X轴：用于控制工件在水平方向上的移动。
X轴通常与主轴平行。
2. Y轴：用于控制工件在垂直方向上的移动。
Y轴通常与主轴垂直。
3. Z轴：用于控制工件在纵向方向上的移动。
Z轴通常与主轴平行。
除了以上三个基本轴，还可以有其他额外的轴，如：
4. A轴：用于控制工件在水平平面上的旋转。
A轴可以使工件在水平方向上进行加工。
5. B轴：用于控制工件在垂直平面上的旋转。
B轴可以使工件在垂直方向上进行加工。
6. C轴：用于控制工件在纵向平面上的旋转。
C轴可以使工件在纵向方向上进行加工。
通过同时控制这些轴的运动，多轴数控加工可以实现复杂
零件的加工，例如曲面零件、螺旋零件和复杂形状的孔加
工等。
多轴数控加工具有高精度、高效率和高灵活性等优点，广泛应用于航空航天、汽车、模具和医疗器械等领域。
多轴加工
数控工艺培训教程西南科技大学专业课程—数字控制技术及高级数控编程西安交通大学多轴加工1、概述多轴加工通常为四轴、五轴加工，即刀具运动包含X、Y、Z、A、B或C等方向其中四个坐标以上的联动。
用于加工复杂零件，如具有复杂形状的透平叶轮、大曲率空间凸轮等。
1、概述(续)‰ 曲线五轴加工‰ 钻孔五轴加工‰ 侧壁五轴加工‰ 曲面五轴加工‰ 流线五轴加工‰ 旋转四轴加工ÊToolpath→Multiaxis1、概述(续)‰ 刀具路径: 层切、行切、往复切、U V线切、等高线切等，分别适用于粗加工、精加工、清根加工。
‰ 用刀方法: 底刃、侧刃、前倾、后倾、侧倾。
例如，用球头刀加工曲面，由于越接近刀尖线速度越小，甚至为零，加工质量不高，所以需要把刀具倾斜以提高加工质量。
1、概述(续)创建多轴镗铣加工的一般步骤：‰进入相关加工方式‰选择待加工几何体‰设定加工参数‰验证刀位轨迹‰生成G代码程序2 切削方向¾切削方向：沿曲面箭头所定义的方向3 刀具轴控制方式¾刀具轴控制方式9 领先/滞后曲面9 直线9 点9 曲线9 曲面3 刀具轴控制方式(续)9 Lead/Lag Surface由lead angle值决定刀具轴的方向Êlead angle值为负¾刀柄滞后于刀尖Êlead angle值为正¾刀柄领先于刀尖Êlead angle值为03 刀具轴控制方式(续)9 Point（点）：使刀轴始终通过该点来控制刀轴矢量。
用于加工口小腔大的区域。
3 刀具轴控制方式(续)9 Curve（曲线）类似于Point 方式来控制刀轴矢量，使刀轴在切削过程中始终对准控制曲线上的点。
在此可以通过设定Lead Angle和Side Angle（侧角）参数值来辅助曲线方式控制刀轴，系统将自动计算最好的刀具方位。
其中Side Angle（侧角）平面垂直于Lead Angle平面。
多轴加工应用技术
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五轴机床的定义
含义：多数实用五轴机床是由三个直线坐标轴
和二个旋转轴组成的。 直线坐标轴为X、Y、Z轴，那么： 绕X轴旋转的旋转轴称为A轴 绕Y轴旋转的旋转轴称为B轴 绕Z轴旋转的旋转轴称为C轴 虽然定义了三个旋转轴，但是在实际中只用 到了两个旋转轴。
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四轴-旋转工作台A轴，旋转主轴
旋转工作台A轴特点：机床刚 性好，但受旋转台的限制，不 适合大型零件。
旋转主轴特点：旋转灵活，适合各 种形状大小零件，但是机床刚性差， 不能重切削。
学而不思则罔--思而不学则殆
学而不思则罔--思而不学则殆
五轴机床类型
Table－Table(双转台) 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。
多轴加工应用技术
1.多轴加工介绍
2.多轴加工的目的 3.多轴机床的常见类型 4.多轴加工工艺
学而不思则罔--思而不学则殆
多轴加工介绍
所谓多轴加工就是在原有三轴加工的 基础上增加了旋转轴的加工
学而不思则罔--思而不学则殆
多轴加工的目的
学而不思则罔--思而不学则殆
多轴加工的目的
学而不思则罔--思而不学则殆
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多轴加工工艺
3.精加工的工艺安排 （1）分层，分区域分散精加工。 （2）模具零件，叶片，叶轮零件的加工顺序 应遵循曲面——清根——曲面反复进行 （3）尽可能采用高速加工
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Table－Head（摆头转台）
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
多轴加工技术第一章
二、多轴加工工艺与基本操作
工装夹具
轴类零件组合夹具
二、多轴加工工艺与基本操作
柔性夹具
柔性夹具的应用
二、多轴加工工艺与基本操作
多轴加工刀具
陶瓷刀具
金属陶瓷刀具
立方氮化硼
聚晶金刚石刀具
二、多轴加工工艺与基本操作
多轴刀柄系统
7：24锥度的工具系统
二、多轴加工工艺与基本操作
HSK系统
HSK刀柄系统
数控多轴机床基本操作
保护和删除MDI中的程序 通常MDI文件只用于临时所需的小程序。虽然如此，如果需要也可以用 如下步骤将其保存起来： （1）选择“程序编辑”操作模式； （2）按下PGM MGT程序管理键，调用文件管理器。 （3）按选择键将高亮条移至MDI文件上。 （4）按COPY（复制）软键，选择文件的复制功能。 （5）输入要保存MDI文件中当前内容的文件名。 （6）按执行键，复制文件。 （7）按下END（结束）软键，关闭文件管理器。
手动 手轮
用MDI模式定位
程序运行－单段运行 程序运行－全自动
smarT.NC
数控多轴机床基本操作
机床的手动操作 1．开机和关机
（1）开机 开启控制系统和机床电源。TNC将自动进行如下初始化： 1）内存自检，自动检查TNC内存。 2）电源掉电，TNC显示出错信息“电源掉电”——清除该清息。 3）转换PLC程序，自动编译TNC的PLC程序。 （2）关机 为防止关机时数据丢失，需要用如下方法关闭操作系统。 1）选择“手动操作”模式。 2）选择关机功能，用YES软键再次确认。 3）当TNC的弹出窗口显示“Now you can switch off the TNC” 现在可以关闭TNC系统了字样时，切断TNC电源。
多轴加工
几种常见的刀轴矢量指定方式 通过直线：用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢 通过直线：用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢 量沿指定直线的全长，并垂直于直线，且从刀柄指向指定直线。 注意：指定的直线必须位于刀具与零件几何希望接触表面的同一侧。 注意：指定的直线必须位于刀具与零件几何希望接触表面的同一侧。
主要技术参数 可控坐标轴 坐标轴行程 五轴（分别是X Y Z B C）/五联动 五轴（分别是 ） 五联动 X轴：1000mm Y轴:700mm Z轴：800mm B轴：轴 轴 轴 轴 120°~+30°C轴：360°全回转 轴 全回转 主轴最大转速： 采用SK40,HSK63刀柄 刀柄) 主轴最大转速：12000r/min(采用 采用 刀柄
机 械 坐标构成 直线轴： 直线轴：X Y Z 旋转轴：AB或 旋转轴：AB或BC 结 构
一摆头一摆台典型机床
一摆头一摆台5轴加工中心加工视频（经典的全铝头盔一次成型） 一摆头一摆台5轴加工中心加工视频（经典的全铝头盔一次成型）
常见的五轴加工中心控制系统
5轴加工中心的数控系统，多为高档数控系统。目前，国内使用比较广泛的主 要有以下几种：
常见的五轴加工中心结构
五轴联动加工中心旋转部件的运动方式各有不同，有的设计成刀具（主轴）摆 动形式，有的设计成工件（工作台）摆动形式，大体可以归纳为以下三种形式：
五轴加工中心 结构形式
双摆台形式
双摆头形式
一摆台一摆头
双摆台形式
用途及特点： 用途及特点：
这种结构的特点是能通过工作台的摆动和旋转改 变工件相对刀具的姿态，而机床主轴保持不变，可 变工件相对刀具的姿态，而机床主轴保持不变， 以有效地利用机床空间，使加工范围扩大。 以有效地利用机床空间，使加工范围扩大。 这种结构主要应用于中小型五轴加工中心上。 这种结构主要应用于中小型五轴加工中心上。
多轴加工技术及应用1
多轴加工技术应用1、产品质量的提高对产品性能要求提高，例如车灯模具：汽车大灯模具的精加工：用双转台五轴联动机床加工，由于大灯模具的特殊光学效果要求，用于反光的众多小曲面对加工的精度和光洁度都有非常高的指标要求，特别是光洁度，几乎要求达到镜面效果。
采用高速切削工艺装备及五轴联动机床用球铣刀切削出镜面的效果，就变得很容易，而过去的较为落后的加工工艺手段就几乎不可能实现。
2、机床模具相互促进技术进步采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。
在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。
随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。
现代模具加工普遍使用球头铣刀来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但是如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，这样底面的光洁度就很差，如果使用四、五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。
一、多轴加工涵义：我们熟悉的数控机床有XYZ三个直线坐标轴多轴指在一台机床上至少具备第4轴三个旋转轴为A、B、C多轴加工准确地说应该是多坐标加工，它与普通的二坐标平面轮廓加工、点位加工三坐标曲面加工的本质区别是增加了旋转运动，也就是说多轴加工时刀具轴线的相对于工件不再是固定不变的，而是根据需要刀轴角度是变化的。
二、应用前景：1、零件集成度提高，产品设计及更新换代加快；零件越来越小巧，功能越来越多，产品零件越来越复杂，产品质量高（焊接，铆接减少，制造周期缩短）2、医疗器械（人工关节等）随着国民经济的迅速发展，人们知识水平及生活水平的不断提高，对生活质量要求也提高了，人工关节应用越来越广泛。
3、军事爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪八十年代末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。
第1章 多轴加工的
1.3基于DMU50机床的3D探针设定校 正(Siemens 840D)
机床测头对数控机床的作用： • 1.能自动识别机床精度误差，自动补偿机床精度 • 2.代替人工做自动分中、寻边、测量，自动修正坐
标系，自动刀补 • 3.尺寸 测量 ：台阶高测量、尺寸测量、直径测量。 • 4.位置测量：孔间距测量、垂直度测量、位置度测
第1章 多轴加工的相关理论知识
数控多轴加工案例与仿真
• 1.1多轴加工中心机床种类介绍 • 1.2五轴机床的RPCP应用介绍
• 1.3基于DMU50机床的3D探针设定校正(Siemens 840D)
• 1.4 五轴机床精度校正3D quickset • 1.5 多轴编程的概念 • 1.6五轴编程的基础
量、角度测量等。 • 5.比对测量结果并出报告 • 6.提高生产效率
数控多轴加工案例与仿真
所以开始使用五轴机床前很有必要先设 定探针的长度与探针红宝石球头的直 径，方便后续的操作。
数控多轴加工案例与仿真
1.4 五轴机床精度校正3D quickset
• 当五轴机床在使用了一段时间后，在为了 确保五轴机床的精度，运动特征必须被准 确地测量，然后才能实现并满足五轴加工 的精度，可以用3D quickset来校正机床精度。
数控多轴加工案例与仿真
1.5 多轴编程的概念
• 首先，多轴机床指的是四轴及轴数多于四 轴的机床。一般多轴机床在具有基本的直 线轴（X、Y、Z）的基础上增加了旋转轴 （或摆动轴）。在实际加工中，旋转轴 （或摆动轴）的运动实现了刀轴变化；反 过来，在编程时刀轴的变化最终是由旋转 轴（或摆动轴）的运动来实现的。
数控多轴加工案例与仿真
1.6五轴编程的基础
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多轴机床
主轴除了移动还可以 摆动或转动
工作台除了移动还可 以摆动或转动
四轴机床结构
旋转工作台A轴特点：机床刚 性好，但受旋转台的限制，不 适合大型零件
五轴机床结构
双摆头结构
机床刚性差,但是不受承重和空间限制,可以加 工大型复杂零件,双旋转转工作台（A+B为例） 在B轴旋转台上叠加一个A轴的旋转台，小型
涡轮、叶轮、小型紧密模具
五轴机床结构
3.双摆头 工作台大、力度大、
适合大型工件加工、龙门式
五轴机床结构
摆头加转头结构
2. 一转一摆
A+B B+C刚性 精度高
工作台转动不摆动,可以加工较大零件,
两者结合加工灵活
五轴加工定义：五轴数控加工就是指一台机床上至少有５ 个标轴（三个直线坐标和两个旋转坐标，而且可在控制系 统下同时协同运动加工） 1、Z轴确定：机床主轴轴线方式或与装夹时工作台垂直 的方向 2、X轴确定：与工件安装面平等的水平面或在此水平面 内选择垂直于工件的旋转轴线的方向为X轴，远离主轴轴线 的方向为正方向 3、3种形式：XYZAB、XYZAC、XYZBC
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
五轴加工的两种操作模式
一、没有刀尖跟随（RTCP）功能的机床 二、具RTCP有刀尖跟随功能的机床
操作机床步骤: 1、CAM编程 2、装夹工件 3、对刀找出工件所在机床坐标的位置 4、根据工件坐标与机床坐标的关系调 整CAM编程加工原点 5、CAM后处理
常见系统刀尖跟随指令： 铼钠克：G43.4开 G49关 海德汉：M128开 M129关 西门子：TRAORI开 TRAOFOOF关
查看VT视 频
操作机床步骤: 1、CAM编程 2、CAM后处理 3、装夹工件 4、对刀 作模式
什么是刀尖跟随 刀尖跟随即RTCP
假设当刀具与工件接触时，要 开始摆动主轴或摆动工作台， 为了保持刀尖与工件始终接触， 机床会自动调整XYZ坐标轴的 移动来实现，否则刀具必然会 脱离工件