五轴联动加工中心基础知识AG
五轴联动加工中心操作与基础编程 第五章 多轴数控加工技术
Q2：P1为（28.284，-28.284，-50） P2为（28.284，28.284，-50） P3为（28.284，0，-25）
五轴定向加工的编程
2.1、前侧表面特性坐标系构建关系 （G68.2）
P1为（0，-28.284，-25）
（a）原点平移
（b）进动角0°变换 （c）盘转角90°(完成)
4
攻螺纹
M4丝锥
500
-8
工序号
进给速度F （mm/min）
400 500 150 350
五轴定向加工的编程
1、各表面特性坐标系构建关系 （G68.1Qn预置）
Q1：P1为（0，-28.284，-25） P2为（10，-28.284，-25） P3为（5，-28.284，-20）
Q3：P1为（28.284，28.284，-50） P2为（-28.284，28.284，-50） P3为（0，28.284，-25）
阶梯孔
Ф17钻头、内孔车 刀
三爪卡盘
托盘 铝 LY12
设备 锯床 数控车床
3
调头，车外圆Ф80、 内孔Ф45
外圆车刀 内孔车刀
三爪卡盘
数控车床
箱体零件五轴定向加工的工艺设计
xx厂
机械加工 工艺过程卡
产品型号 产品名称
工序
工序内容
工序草图
零（部）件图号 零（部）件名称
材料名称
材料牌号
编制
刀具/工具
装夹方法
工序名称 侧面槽孔加工
材料名称
材料牌号
铝
LY12
机床名称
机床型号
双摆台五轴
HZ-5xis
夹具名称
夹具编号
拉杆螺钉
工步
五轴联动加工中心操作与基础编程 第六章 多轴数控加工技术
处理等过程进行评价
4．能针对程序中的错误，分析
5．进行本情境工作学习的总结 出错的可能原因，并提出改进意 见
加工仿真检查的类别
1. CAM软件内嵌的仿真检查功能模块 通常可进行线架形式和3D实体形式的仿真验证检查。实体仿真用 于加工结果的直观检查，而线架仿真用于刀路轨迹的细致分析。
2.第三方开发的专业仿真检查软件
刀路程序的优化与调整
曲面加工NC输出的过滤控制
刀路程序的优化与调整
曲面加工大程序输出的分割控制
1）人工分割 注意程序头尾，重新添加提刀和下刀、加刀长补偿、关 停主轴和冷却液等指令。重复小但易出错。 2）刀路分割 调整刀路加工区间范围。包括深度分解、重构边界或调 整边界余量大小。可能有重复但不易出错。
由CAM软件与机床厂家之外的第三方所开发的仿真软件 可面向CAM编制的NC程序，能检查后置的合理性
3.机床厂家开发的在机仿真检查功能模块 作为功能模块内嵌在数控机床控制软件中的在机仿真检查 大多都只能提供线架形式的仿真，只有使用PC-NC及Windows系 统的机床才有3D实体仿真。 在机仿真与机床的实际运动相配合，真实可信度最高。
方法3：使用平行到曲面五轴刀路方法，刀路切削方式参数参照图示设置。
五轴定向加工的CAM刀路设计
六、前侧矩形槽锥壁面五轴加工的刀路设计。
方法3：使用平行到曲面五轴刀路方法，刀轴控制参数参照图示设置。
综合数控加工及工艺应用
单元六 6.2程序仿真检查及优化
单元学习任务与目标
单元学习任务பைடு நூலகம்
单元学习目标
1．学习基于NC程序的仿真检 1．熟悉基于NC程序仿真检查软
CAM内嵌刀路仿真查错不出的案例之二
三轴联动斜向提刀致撞刀，旧版CAM仿真未检出错误！
五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍
五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。
一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助五轴加工技术。
早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。
目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。
五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。
国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。
由于其特殊的地位，特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。
因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。
符合数控机床发展的新方向近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。
复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。
国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工，均采用多轴加工技术，包括五轴联动功能。
在加工中心上扩展五轴联动功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系统的进一步集成化。
最近国际机床业出现了一个新概念，即万能加工，数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。
五轴数控机床在国内外的实际应用表明，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。
发展和推广的难点及阻力何在显然，人们早已认识到五轴数控技术的优越性和重要性。
但到目前为止，五轴数控技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门，并且仍然存在尚未解决的难题。
五轴数控技术为何久久未能得以广泛普及？五轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位姿控制，其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床复杂得多。
五轴加工实用讲义
五轴加工实用讲义五轴机床的结构和分类结构五轴机床定义：具有五个运动轴，可以进行五轴联动加工的数控机床。
五轴是哪五轴：直线轴是X、Y、Z三个，旋转轴是A、B、C其中的两个。
所有轴都是以加工的工件或机床的工作台为参照系的笛卡尔坐标，符合右手定则。
第四轴：单旋转机构中工作台旋转轴，或双旋转机构中的主动轴。
第五轴：单旋转机构中主轴头旋转轴，或双旋转机构中的从动轴。
分类双转台、双摆头、转台+摆头。
正交、非正交。
1不同类型五轴机床的特点1，双转台五轴特点——加工过程中工作台旋转并摆动，可加工工件的尺寸受转台尺寸的限制;主轴始终为竖直方向,刚性比较好,可以进行切削量较大的加工。
适于加工——体积小、重量轻的工件，例如电极，小型模具（塑料玩具模、鞋模、较小的灯模等）。
2，双摆头五轴特点——加工过程中工作台、工件均静止；主轴在加工过程中摆动，所以刚性较差，加工切削量较小。
适于加工——体积大、重量重的工件，例如汽车保险杠、后桥等较大零件，轮胎模等。
3，转台+摆头五轴特点——加工过程中工作台只旋转不摆动，主轴只在一个旋转平面内摆动，性能介于双转台五轴和双摆头五轴之间。
适于加工——体积、重量中等的工件，例如模型、灯模、大型叶轮、大型齿轮等。
五轴机床的操作五轴机床操作特点1，比三轴机床多了两个旋转轴，单位为度（°）。
2，旋转轴的转向：主轴头转动的符合右手螺旋；工作台转动的符合左手螺旋。
3，偏心的双转台或双摆头需要测定两个旋转轴的中心距。
4，有些旋转轴需要校正初始位置。
5，摆头需要测定摆长——摆头旋转轴轴线到主轴端面（或刀具刀尖）的距离。
6，双转台需要测定转台高——旋转工作台表面到另一个旋转轴轴线的距离,。
7，加工原点位置的选择——与尽可能更多的旋转轴的轴线重合的位置。
2五轴机床操作步骤双转台：1，校正工作台角度；2，测定第五轴旋转中心坐标；3，测定转台高；4，Z轴对刀；5，校正工件；6，测定工件中心与第五轴旋转中心偏差。
五轴联动数控加工中心
1数控机床概述 (2)1.1数控机床的定义 (2)1.2机床数控技术及组成 (3)1.3数控机床的加工特点 (3)1.4数字控制技术与数控机床的产生与发展 (4)1.5数控机床的分类及其用途 (5)1.6数控技术发展趋势 (8)2加工中心概述 (8)2.1加工中心的概念 (8)2.2加工中心的发展史 (9)2.3加工中心的分类 (10)2.4加工中心特点 (12)3五轴联动加工中心 (13)3.1五轴联动加工中心的分类 (14)3.2五轴联动加工中心（工作台摆动式） (16)3.2.1旋转运动的实现 (17)3.2.2直线运动的实现 (19)3.3刀库及自动换刀装置 (21)3.3.1刀库形式 (21)3.3.2自动换刀装置 (22)3.4加工对象 (23)参考文献 (26)卧式五轴联动加工中心（工作台摆动式）1数控机床概述1.1数控机床的定义数字控制（Numerical Control）是指用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种技术方法。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是现代化工业生产制造产业的一门新型的发展十分迅速的高技术。
数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造产业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备。
其技术范围所覆盖的领域有：机械制造技术；为电子技术；信息处理、加工、传输技术；自动控制技术；检测监控技术；伺服驱动技术；软件技术等。
数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
在提高生产率、降低成本、保证加工质量和改善工人劳动强度等方面，都有突出优点；特别是在适应机械产品迅速跟新换代、小批量、多品种生产方面，各类数控装备是实现先进制造的关键。
数控机床是采用数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。
国际信息联盟第五技术委员会（International Federation ofInformation Processing），对数控机床作了如下定义：数控机床是一种装了程序控制系统的机床。
5轴联动与3+2定位加工介绍
5轴联动与3+2定位加工介绍一、什么是3+2定位加工在一个三轴铣削程序执行时，使用五轴机床的两个旋转轴将切削刀具固定在一个倾斜的位置，3+2加工技术的名字也由此而来，这也叫做定位五轴机床，因为第四个轴和第五个轴是用来确定在固定位置上刀具的方向，而不是在加工过程中连续不断。
3+2定位加工的原理实质上就是三轴功能在特定角度(即“定位”)上的实现，简单地说，就是当机床转了角度以后，还是以普通三轴的方式进行加工。
二、什么是5轴联动加工根据ISO的规定，在描述数控机床的运动时，采用左手直角坐标系；其中平行于主轴的坐标轴定义为Z轴，绕X、Y、Z轴的旋转坐标分别为A、B、C。
通常五轴联动是指X、Y、Z、A、B中任意5个坐标的线性插补运动。
三、3+2定位与5轴联动的区别3+2定位加工与5轴联动加工适用的行业对象不同，5轴联动加工适合曲面加工，3+2定位加工适合于平面加工。
3+2定位加工的优势：可以使用更短的，刚性更高的切削刀具。
刀具可以与表面形成一定的角度，主轴头可以伸得更低，离工件更近。
刀具移动距离更短，程序代码更少。
3+2定位加工的局限性：3+2定位加工通常被认为是设置一个对主轴的常量角度。
复杂工件可能要求许多个倾斜视图以覆盖整个工件，但这样会导致刀具路径重叠，从而增加加工时间。
5轴联动加工的优势：加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高模具加工精度。
减少夹具的使用数量。
加工中省去许多特殊刀具，从而降低了刀具成本。
在加工中能增加刀具的有效切削刃长度，减小切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。
5轴联动的局限性：相比3+2定位，其主轴刚性差。
有些情况不宜采用五轴方案，比如刀具太短，或刀柄太大，使任何倾斜角的工况下都不能避免振动。
相比3轴机床，加工精度误差大。
五轴联动数控机床简单介绍ppt
适应性强：五轴联动 数控机床可以加工各 种复杂的三维曲面零 件，对于不同类型、 不同材料的零件都能 够实现高效加工。
操作方便：五轴联动 数控机床的操作简单 方便，可以通过计算 机进行控制，简化了 操作流程。
02
五轴联动数控机床的结构与组成
五轴联动数控机床的结构与组成
• 五轴联动数控机床是一种高精度、高效率的数控机床，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。下面将介绍五轴联动数控 机床的结构与组成。
06
五轴联动数控机床的选型及配置建议
机床规格及加工范围选择
机床规格
在选择五轴联动数控机床时，需要考虑机床的规格，包括工作台尺寸、最大 加工尺寸、重量等。根据实际需要，选择适合的规格以确保加工效率和精度 。
加工范围
五轴联动数控机床的加工范围包括工件的材质、厚度、形状等。需要根据实 际需求选择合适的机床，确保其具备所需的加工能力。
机床附件及配套设备选择
机床附件
五轴联动数控机床通常需要配备一些附件，如刀库、交换工 作台、分度头等。需要根据实际需要选择必要的附件，以满 足加工需求。
配套设备
除了机床本身，还需要考虑与机床配套使用的设备，如数控 系统、伺服电机、变压器等。选择合适的配套设备能够提高 机床的性能和可靠性。
THANKS
机床精度及重复定位精度选择
机床精度
五轴联动数控机床的精度对加工质量有重要影响。需要考虑机床的几何精度、定 位精度、重复定位精度等。选择高精度的机床能够提高加工质量，减少误差。
重复定位精度
重复定位精度是指机床在多次定位时，各次定位结果的一致性。选择具有高重复 定位精度的机床能够提高加工效率，降低不良率。
03
五轴联动数控机床的工作原理及流程
现代数控技术课件专题六 五轴联动数控系统的理论和技术
CAD模型
刀位数据文件
CAM
（刀具参考点位
后处理
经过线性化处理
置x，y，z；刀
后的NC代码
轴方向I，J，
K）
五轴联动数控系统的理论和技术
27 2020/8/19
三、五轴联动数控加工流程和坐标变换
五轴联动加工的流程分析
工件的CAD模型
刀轴控制方法的指定
刀具路径的生成
五轴联动数控系统的理论和技术
28 2020/8/19
五轴联动加工坐标变换
二、五轴联动数控机床的分类
五轴联动数控加工中心
❖ 双摆头结构
直线进给轴： X、Y、Z 旋转轴：A(+95°～-110°)、 C(+200°～-200°) 最大进给速度：直线轴:24m/min； 旋转轴A/C:2000degrees/min 定位精度：直线轴:0.012mm； 旋转轴: ± 2" 最大主轴转速：24000rpmf 刀库容量：42
三、五轴联动数控加工流程和坐标变换
五轴联动加工的流程分析
生成的刀位点数据采用六个参数表示：x，y，z，i，j，k；其中x，y， z表示刀具参考点的位置，i，j，k表示刀轴方向矢量。刀具参考点是刀 具上的一点，相对位置固定，
简要介绍通用商业CAM功能： 可以指定加工方法：粗加工，半精加工，精加工 可以指定走刀路径策略：如行切，等高线切削等 可以指定波峰残余误差（scallop），内外公差，从而自动计算行距。 可以指定避让几何，从而避免刀具与工件的碰撞 可以进行刀具路径切削仿真，检查是否存在过切与碰撞 可以选择种类繁多的刀具，可以通过指定参数，生成用户自定义刀具。 可以同时考虑刀具及工件的装夹，更全面的避免刀具碰撞。 可以指定生成运动的类型，直线、圆弧、NURBS样条。
五轴联动原理
五轴联动原理五轴联动加工技术是一种高效的加工方法，它可以实现在一台数控机床上完成复杂曲面零件的加工，大大提高了加工效率和加工精度。
五轴联动加工技术的核心是五轴联动原理，下面我们来详细了解一下五轴联动原理的相关知识。
首先，五轴联动原理是指在数控机床上通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的多方位加工。
这五个坐标轴分别是X轴、Y 轴、Z轴、A轴和C轴。
其中，X、Y、Z轴是机床的三个基本坐标轴，分别对应工件的长、宽、高方向的移动；而A轴和C轴则是机床的两个旋转轴，分别对应工件的旋转运动。
通过同时控制这五个坐标轴的运动，可以实现对工件的多方位加工，从而满足复杂曲面零件加工的需求。
其次，五轴联动原理的实现需要依靠数控系统和五轴联动加工中心。
数控系统是五轴联动加工的大脑，它能够精确地控制五个坐标轴的运动，实现对工件的精密加工。
而五轴联动加工中心则是五轴联动加工的具体执行者，它具有高速、高精度的加工能力，能够完成复杂曲面零件的加工任务。
通过数控系统和五轴联动加工中心的协同作用，才能实现五轴联动加工技术的应用。
另外，五轴联动原理的应用范围非常广泛。
它可以用于航空航天、汽车制造、模具制造、船舶制造、医疗器械等领域，特别适用于复杂曲面零件的加工。
由于五轴联动加工技术具有高效、高精度、高稳定性的特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。
最后，五轴联动原理的发展也面临着一些挑战和机遇。
随着制造业的转型升级，对复杂曲面零件加工精度和效率的要求越来越高，五轴联动加工技术将会迎来更广阔的发展空间。
同时，五轴联动加工技术也需要不断创新和改进，以满足不同行业对加工精度和效率的需求。
总之，五轴联动原理是五轴联动加工技术的核心，它通过同时控制五个坐标轴的运动，实现对工件的多方位加工。
五轴联动加工技术具有广泛的应用前景，是制造业发展的重要方向之一。
希望通过我们的努力，能够进一步推动五轴联动加工技术的发展，为制造业的转型升级贡献力量。
五轴联动概念PPT课件
Aluminium
Anzahl der Werkzeuge: Number of tools: Bearbeitungszeit: Machining time:
4 4 214 min. 214 min.
25
加工实例鉴赏
Anwendung: Application:
Reflektor Ø90 mm 反射镜 Ø90 mm
1.2312
Anzahl der Werkzeuge: 15
Number of tools:
15
Bearbeitungszeit:
140 min
Machining time:
140 min.
Anwendung: Form für Plastikschale Application: 塑料筐模具
Material: Material:
16
控制系统功能强大且简便易学
快速监测并校正各空间轴的精度
17
18
加工实例鉴赏
19
加工实例鉴赏
20
加工实例鉴赏
21
加工实例鉴赏
22
加工实例鉴赏
23
加工实例鉴赏
Component: Darstellung:
Machine: Maschine:
Material: Werkstoff:
Pressure-die for automobile wheel rims Presswerkzeug für Automobil-Felgen D M C 75V Linear
Material: Material:
1.2343
Anzahl der Werkzeuge:
五轴加工中心类型
五轴加工是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线坐标和两个旋转坐标)，而且可在计算 机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工。
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五轴联动加工中心基础知识AG
五轴联动加工中心基础知识
加工中心一般分为立式加工中心和卧式加工中心，立式加工中心(三轴)最有效的加工面仅为工件的顶面，卧式加工中心借助回转工作台，也只能完成工件的四面加工。
目前高档的加工中心正朝着五轴控制的方向发展，五轴联动加工中心有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。
如配置上五轴联动的高档数控系统，还可以对复杂的空间曲面进行高精度加工，更能够适宜象汽车零部件、飞机结构件等现代模具的加工。
(本期介绍立式五轴加工中心)立式五轴加工中心这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴。
设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。
工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。
这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式
主轴进行加工。
A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。
A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。
这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。
但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。
另一种是依靠立式主轴头的回转。
主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达?90度以上，实现上述同样的功能。
这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，
工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。
这种设计还有一大优点:我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的
线速度，可提高表面加工质量。
这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。
为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。