五轴机床中刀轴界限功能的参数分析
五轴机床中刀轴界限功能的参数分析
摘要PowerMILL是英国Delcam Plc公司开发的一个独立运行、功能强大，加工策略丰富的专业数控加工编程软件系统。
而软件中的刀轴限界功能是允许用户在产生多轴刀具路径过程中控制刀具的角度限界。
指定的限界具有不同的格式，具体格式和回转轴配置类型相关。
尤其对于部分需要五轴机床加工的复杂零件，刀轴界限功能起到了至关重要的作用。
关键词刀轴界限；方位角；仰角；五轴机床
PowerMILL是英国Delcam Plc公司出品的功能强大，加工策略丰富的数控加工编程软件系统。
采用全新的中文WINDOWS用户界面，提供完善的加工策略。
帮助用户产生最佳的加工方案，从而提高加工效率，减少手工修整，快速产生粗、精加工路径，并且任何方案的修改和重新计算几乎在瞬间完成，缩短85%的刀具路径计算时间，对2-5轴的数控加工包括刀柄、刀夹进行完整的干涉检查与排除。
具有集成的加工实体仿真，方便用户在加工前了解整个加工过程及加工结果，节省加工时间。
在强大的POWERMILL软件中，对于五轴机床的加工策略非常丰富，由10种刀轴控制以及粗精加工，钻孔30多种策略配合应用。
1 五轴刀轴和刀轴控制介绍
五轴刀轴：五轴机床中的五根轴是由3根线形轴（linear axis）和2根旋转轴（rotary axis）组成的。
线形轴分别由X、Y、Z组成，而旋转轴对应的是A、B、C表示轴名。
五轴刀轴控制：五轴刀轴控制是CAM系统五轴技术的核心。
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）。
2 刀轴界限功能
刀轴限界功能是允许用户在产生多轴刀具路径过程中控制刀具的角度限界，是刀具路径能配合当前用户实际所用的五轴机床角度界限和加工中的一些刀具夹持避让要求。
而指定的限界具有不同的格式，具体格式和回转轴配置类型相关。
由于不同的机床具有不同的配置，POWERMILL软件将角度限界以方位角和仰角两个概念来描述。
方位角是在XY平面上逆时针方向旋转的角度，对于一般五轴机床可认定为Z轴的旋转角度（角度范围可达±360°）。
仰角是自XY平面向上提起（+90°）或向下落下（-90°）的角度，对于一般五轴机床可认定为X轴的旋转角度（角度范围因机床而定），当设置刀具界限参数时，在刀轴方向表格中选取刀轴限界选项，激活限界页面（勾取显示刀轴，查看限界），接着选取限界页面，方位角中开始角和结束角分别输入0°和360°；仰角中开始角和结束角输入90°和0°。
这样就会在主界面中产生一个圆球，而此时的圆球会分成两种颜色，上半球面是绿色，给
定的方位角是整圆，仰角只设置了0°~90°而形成上半球面，下半球面是红色，表示刀轴无法加工此区域。
3 五轴机床与刀具界限功能关系
五轴机床的回转轴配置区别很大，不过大体可分为三种基本加工配置，分别是工作台—工作台（Table-Table），主轴—主轴（Head-Head），工作台—主轴（Table-Head），这三类机床在POWERMILL软件中进行刀具界限参数设置又不尽相同，现分别对3种情况的刀具界限进行详细的参数分析。
3.1 工作台—工作台方式下的刀具界限参数分析
此类机床主轴方向不动，两个旋转轴都在工作台上，工件加工时随工作台转动，该机床一般角度界限定为：X方向上转动范围为±30°，Z方向上转动范围为±360°。
机床的Y轴限界相当于方位角或是垂直于XY平面的角度限界。
Y轴限界±360°转换成方位角即方位角限界为0°~360°。
机床的X轴限界相当与XY平面上的仰角，但它们并非相同的角度，机床是相对于Z轴测量测量角度范围的，而PowerMILL则是相对于XY平面测量。
因此，PowerMILL的角度限界是机床角度限界的余角（仰角=90-机床角度）。
也就是说机床的X限界±30°转换成仰角限界则为60°~90°。
3.2 主轴—主轴方式下的刀具界限参数分析
此类机床工作台不动，两个旋转轴均在主轴上，加工过程中主要通过主轴的运动实现多轴联动加工。
假设主轴－主轴回转的机床的角度限界指定为：X轴旋转界限为±60°，Z轴旋转界限为±360°，则机床的Z轴限界相当与方位角或垂直与XY平面的角度限界。
在PowerMILL中Z轴限界±360°转换成方位角限界为0°~360°。
机床的X轴限界相当与XY平面上的仰角。
机床的角度范围是相对于Z轴的，然而PowerMILL 的仰角是相对与XY平面测量，因此，PowerMILL 的角度限界即是机床角度限界的余角。
为此，机床的X轴限界±60°转换成仰角限界即为30°~90°。
不过对于有些特殊主轴—主轴控制的五轴机床，机床的回转角度限界X为-30°~+60°，Z为±360°，在进行仰角设置的时候尤其两边摆动的角度不一致，得到的结果有两种，一侧是60°~90°，另一侧是30°~90°，那么对于我们设计人员就希望得到60°的大摆角，这里POWERMILL软件将机床界限跨过XZ平面，使用最大旋转值（+60°），加工另外一侧时，主轴可绕Z轴旋转180°，以达到最大范围。
3.3 工作台-主轴方式下的刀具界限参数分析
两个旋转轴分别装在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较重的工件；主轴摆动，可灵活地改变刀轴方向。
假设主轴－工作台回转机床的角度限界为：X 轴旋转界限为±40°Z轴旋转界限±360°。
机床的X轴限界相当于XY平面之上的
仰角，对PowerMILL而言即是机床仰角的余角。
因此，X轴限界±40°转换成仰角限界为50°~90°。
因此，对于不同类型的五轴机床在进行刀轴控制时，POWERMILL软件会产生多种控制参数的设置。
尤其对于我们经常需要设置的刀具界限功能，能否合理的分析并准确的设置，直接的影响机床安全性和高效性，所以我们CAM设计人员必须掌握该功能的参数设置。
参考文献
[1]杨书荣.深入浅出POWERMILL数控编程[M].北京：中国电力出版社，2008.
[2]朱克忆.POWERMILL多轴数控加工编程实用教程[M].北京：机械工业出版社，2010.。
五轴加工中心数控编程技巧分析
五轴加工中心数控编程技巧分析摘要：五轴加工中心是机械工业生产中极为重要的设备，具有加工范围广、精度高、速度快的特点，可以对各类零部件进行高效加工。
五轴加工中心数控编程技巧的应用有利于提升加工效率，保证加工质量，程序员在进行五轴加工中心的数控编程时需要注意科学分析数控机床、明确坐标系确定方法、关注编程中刀具补偿、选用恰当的编程方法并优化编程中的工艺处理，进一步强化数控编程质量，提升五轴加工中心的工作效率。
关键词：五轴加工中心；数控编程；技巧五轴加工中心的五轴联动设计是工业生产中进行零件加工的重要技术，可以对大型三维立体曲面等零件进行加工，具有极高的应用价值。
而数控编程技术的应用能够对五轴联动加工系统进行多元化控制，调整加工速度、空走速度、落刀速度等数值，保证加工效率与质量。
在五轴加工中心的数控编程中，合理运用编程技巧可以减少程序编写的工作量，提升加工效率、优化工业生产过程，为此应该重视五轴加工中心数控原理分析，并对具体的编程技巧进行研究，合理的运用相应技巧完成程序编写。
一、五轴加工中心数控系统控制原理五轴加工是数控机床加工的一种模式，是在X、Y、Z三个移动轴基础上加任意两个旋转轴的五轴联动加工系统，可以让加工刀具在五个自由度上进行定位与连接，能够实现几何形状复杂的零件加工。
五轴加工中心是五轴加工所采用的机床，可进行各类复杂零部件加工，包括有自由曲面的机体零部件、涡轮机零部件等，能够提高零件加工效率。
五轴加工中心的五轴联动加工具有更广的适应性，可以对直纹面类零件进行加工，提高其工作效率[1]。
在立体型面加工时，五轴加工可以采用铣刀端面逼近立表面进行加工，减少走刀次数，降低残余高度，提高加工效率与表面质量。
此外，五轴数控加工可以一次装夹完成工件多表面、度工序加工，在提高工作效率的同时，确保相互位置的精度，具有极高的应用价值。
五轴加工中心数控系统是运用编程软件完成编程，进而实现数字化控制的过程，通常需要由编程人员与机床操作人员密切配合，保证其程序编写的科学性与准确性。
五轴加工中心疑似回转中心偏差分析一例
五轴加工中心疑似回转中心偏差分析一例0.引言：随着科技的进步，高精度机床在企业制造过程中发挥的作用愈发突出，高效、高精度、高柔性化机床的拥有量也反映出一个企业的综合实力。
我公司正在服役的1台德马吉50U五轴加工中心，使用西门子840D sl系统（产地：德国），因其用途广泛，换刀速度快，加工精度高，可加工复杂工件，一次装夹即可产出成品的优点，在实际生产过程中设备利用率高，对设备的维修维护时间及标准也提出了更高的响应要求。
日前对疑似回转中心偏差做了分析，现介绍如下。
故障现象：本台德马吉50U五轴加工中心，使用西门子840D sl系统，在加工一件工件时，在B轴0°的状态下，所有尺寸均在公差范围之内，但当B轴旋转为90°时，X轴方向、Z轴方向尺寸均出现了不同程度的偏差。
1、排障过程：车间反馈设备五轴回转中心偏差，首先对该工件的图纸、装夹方法、工序进行了分析学习，因在B轴0°的状态下，所有尺寸均在公差范围之内，可排除设备重复定位精度有误差的情况。
对该机床的设备回转精度进行检测，拆除工装，使用标准检验棒，B轴0°的状态下，回转参数的X、Y、Z坐标均与机床相符，侧面佐证了在B轴0°的状态下，所有尺寸均在公差范围是对的。
此时在工装的正面和侧面边缘分别铣一刀，长度大于200mm、宽度6mm、深度1mm，用来检测C轴旋转180°后的平行度和B轴旋转90°后的垂直度，发现误差0.01mm以内，可判定回转中心无机械故障。
因五轴参数界面，B轴90°的参数是隐藏的，此时需要制造商密码，获得最高权限，进入DMG FAMOT中的BC回转轴界面，获得B轴旋转90°后的X、Y、Z的坐标值，将标准检验棒运行到坐标值位置与B轴工作台面比对，X轴误差为0.82mm。
后将此偏差值运行TCA_DAT指令补偿后，加工工件合格，故障排除[1]。
2、故障原因分析本次故障原因为此工件试制时并未使用回转中心的参数进行补偿，而是采取了在程序中补差值的方法进行加工，在机床维修过光栅尺之后出现了此问题，机床的X值坐标发生了变化，用之前编写的程序在程序中补差值的方法继续加工，才造成了回转中心精度偏差的假象。
PowerMILL刀轴界限教程
9. 刀轴限界简介可在PowerMILL中控制机床的刀轴限界，定义一旋转工作半径，从而在多轴刀具路径产生过程中，使刀轴不超过该工作半径范围。
由于不同的机床具有不同的配置，PowerMILL统一将角度限界以方位角和仰角来描述。
方位角和仰角方位角是在XY平面上自X 0°逆时针方向旋转的角度；仰角是自XY平面向上提起(+90°) 或向下落下 (-90°) 的角度。
页面中的刀轴限界选项后才可进行限界设置。
1 删除全部，重设表格。
2 打开只读项目:...\PowerMILL_Data\five_axis\Tool_Limit\JoyStick_Start3 将项目保存为:...\COURSEWORK\PowerMILL-Projects\JoyStick-Example4 右击图形视窗中靠近球底部的其中一条刀路，从弹出菜单选取自最近点仿真。
从仿真可见刀具运动超出机床的旋转限界，而且刀具夹持明显的和底部形状碰撞。
下面通过将策略应用到DMU50 Evolution机床来进一步演示加工过程中刀轴超出旋转限界的情况。
5 右击浏览器中刀具路径 BN16-NoToolAxisLimits，从弹出菜单选取自开始仿真。
此命令将打开仿真工具栏（如果还未打开）。
6 从主下拉菜单选取查看－工具栏－机床，打开机床定义工具栏。
7 点击输入机床模型图标，选取机床文件:...\PowerMILL Data\Machine Data\dmu50v.mtd8 确认点击了显示\不显示机床图标，在屏幕上显示机床。
当前零件原点 (用户坐标系) 和机床原点 (顶部 – 旋转工作台中心)相匹配，为此，零件底部当前嵌进了机床床身。
为对此进行补偿，需产生一新的，位置更合适的用户坐标系。
随后将此新的用户坐标系注册到机床定义工具栏。
9 产生一新的用户坐标系MTD-datum，将它移动Z-50。
10 输入新的用户坐标系MTD-datum到机床定义表格。
HNC8五轴系统使用指南V1.0
HNC8五轴系统使用指南（版本V1.0）武汉华中数控股份有限公司2017.4.25目录第一章五轴机床加工特点 (3)第二章五轴数控机床结构 (7)第三章五轴功能介绍 (13)第四章五轴参数说明 (32)第五章五轴PLC介绍 (63)第六章五轴固定循环（倾斜面加工） (77)第七章重点说明 (80)附录A AC双转台标定方法 (81)附录B BC双摆头标定方法 (92)附录C B摆C转混合结构标定方法 (105)附录D AC双转台结构自动标定案例 (116)附录E五轴动态精度案例 (122)第一章五轴机床加工特点传统的三轴数控机床设备，在加工过程中刀轴的方向始终保持不变，机床只能沿着三个线性轴进行插补运动。
当加工图1中的零件的时候，三轴加工短板尤为突显。
相比三轴机床，五轴联动机床增加了两个旋转自由度，刀具运动姿态可以灵活变化，有利于刀具保持最佳的切削状态及有效避免加工干涉。
因此在加工复杂自由曲面的时候，五轴联动数控加工具有显著的优势。
(a)蜘蛛(b)叶轮(C)S件图1五轴典型加工零件相比三轴加工，五轴加工有以下几方面优点：（1）减少装夹次数，提高加工效率五轴加工的一个主要优点是仅需经过一次装夹即可完成复杂形状零件的加工,如倾斜孔加工，曲面加工等。
由于无需多次装夹，五轴联动加工技术不仅缩短了加工周期,而且避免了因多次装夹所造成的人工或机械误差，大大提高了加工精度。
图2一次装夹多面加工（2）保持最佳的切削姿态由于具备五个轴向的自由度，根据曲面的法矢量，转动旋转轴，使刀具总是保持最佳的切削姿态，提高切削效率。
五轴加工三轴加工（3）有效避免加工干涉对于复杂的曲面零件，例如：叶轮和叶片，某些加工区域由于三轴机床本身的缺陷会引起刀具干涉，无法满足加工要求。
而五轴机床通过改变刀具的切削方向，解决加工干涉问题。
五轴加工三轴加工（4）侧铣加工提高加工效率和质量在航空航天有曲面侧壁轮廓加工需求，将刀具倾斜一定的角度，通过刀具侧刃进行铣削，能够缩短加工时间和提高加工质量。
五轴铣削刀具半径补偿技术浅谈
五轴铣削刀具半径补偿技术浅谈苏庆双1孙欣露2吴旭1徐意1封鑫1(1.中国商飞上海飞机制造有限公司上海201306；2.中国商飞上海飞机客户服务有限公司上海200241)摘要数控加工过程中，随着刀具切削时间的加长，刀具在会产生不同程度的磨损，且不同材质的刀具在排屑能力不被较大影响的情况下允许一定的刃磨，上述两种情况刀具半径均会产生变化。
对于轮廓铣削、型腔铣削（或者2.5D铣削）来说，刀具半径变化则会产生铣削误差。
对于刀具悬伸较长工况下的2.5D铣削加工，刀具则会产生较大的让刀误差。
利用CAM软件编制带有刀具补偿代码的程序，机床操作人员可以根据实际刀具误差、加工误差快速设定偏置值进行二次加工，刀具半径补偿技术减少了不必要的编程工作，提高了生产制造效率。
西门子SINUMERIK840D系统针对圆周铣削提供了完备的解决方案，介绍了西门子几种刀具补偿的差异及其适用工况。
关键词刀具半径补偿SINUMERIK840D1西门子Sinumerik刀具补偿技术与FANUC数控相比、西门子数控控制系统在功能、可扩展性方面具备很大的技术优势、西门子数控系统的大量功能代码均给予一定的场合逻辑、数学原理。
这一点与FUNAC的实用性形成鲜明的对比。
目前国内绝大部分五轴数控机床均采用西门子Sinumerik840D SL数控系统或者海德汉TNC530、TNC640数控系统。
Sinumerik840D SL数控系统在国内五轴数控系统中，占比达到了80%以上。
在西门子数控系统中，2.5D铣削被称为圆周铣削，针对圆周铣削，西门子数控系统提供了G41、G42、CUT2D、CUT2DD、CUT2DF、CUT2DFD、CUT3DC、CUT3DCD等补偿技术。
在企业生产中，G41、G42是用到最多的补偿代码，而对于框架旋转情况下的刀具补偿的建立，行业内普遍用的不多。
CUT2D、CUT2DF、CUT3DC三种补偿代码在航空制造企业中目前得到了越来越多的重视，其余几种刀具补偿技术的适用工况场合略复杂，企业生产制造中很少用到，本文将不再做讨论。
mastercam 五轴限制0-360
mastercam 五轴限制0-360ug为参数型软件，mastercam为对话型软件，ug绘图随时可以根据参数修改，mastercam则没用，须要再次绘制。
一、2d铣削mastercam编程的特色就是便捷、便利。
这一特色彰显在2d刀路上尤为注重。
1、mastercam的串联非常快捷，只要你抽出的曲线是连续的。
若不连续，也非常容易检查出来哪里有断点。
一个简单的方法是：用分析命令，将公差设为最少，为0.，然后去选择看似连续的曲线，通不过的地方就是有问题的。
可用曲线融接的方法迅速搞定。
总之，在mastercam中，只要先将加工零件的轮廓边现、台阶线、孔、槽位线等等，全部搞掂，接下来的cam操作方式就很便利了。
2、由于mastercam的2d串联方便快速，所以不论一次性加工的工件含有多少轮廓线，总是很容易的全部选取下来。
一个特大的好处是：串联的起始处便是进刀圆弧（通常要设定进刀弧）所在处。
这一点，至少是ug目前的任何版本望尘莫及的。
3、流道或多曲线加工时，往往存有许多的曲线必须挑选出，由于不须要偏置刀半径，在mastercam中，可以用框选法一次挑选出。
而在ug中，则必须一条一条的挑选出，可以想象这个工作存有多么繁琐！ug的2d加工的不便之处：虽然我很讨厌ug，但如果我说道，ug的2d铣床功能与mastercam不二者伯仲，那一定就是言不由衷的话。
1、不能像mastercam那样，一次性串联选取多个轮廓，而是必须选取一个线串后，点击“选取下一边界”，才可以继续选取。
并且，若是开放与封闭的线串杂在一起，则每次都要设定；还有，刀半径偏置的也要特别注意，一不留神，没准方向就反了。
不像mastercam，串联开始的左边便是刀具偏置的方向。
2、流道或多曲线加工时，往往存有许多的曲线必须挑选出，在ug中，必须一条一条的挑选出，可以想象这个工作存有多么繁琐！而mastercam可以随心所欲搞掂！3、2d铣的进刀弧的位置。
PM五轴教程
2. 定位刀具移动定位刀具移动设置定位刀具移动时，尤其需要注意防止刀具出现任何可能的碰撞，确认设置不超过机床旋转旋转行程行程极限。
为此建议使用以下三种方法:-1/ 在开始点和结束点表格中使用绝对坐标。
2/ 在NC 程序中插入策略性的用户坐标系。
3/ 在3D 空间中使用参考线精加工策略。
使用使用开始点和结束点开始点和结束点开始点和结束点控制控制控制刀具移动刀具移动可在开始点和结束点表格 中通过使用绝对值（指定XYZ 坐标），来控制定位刀具移动。
注：这个方法已在第一章：3+2轴加工中的第一个范例中使用。
以绝对坐标输入开始点和结束点，使刀具位于零件之上可安全旋转进行快进XY 移动的位置。
在NC 程序中由用户坐标系控制程序中由用户坐标系控制刀具移动刀具移动也可在NC 程序列表中的刀具路径间有意地增加一些用户坐标系来控制定位刀具移动。
如果需要，也可将NC 程序列表中的用户坐标系注册为一换刀点。
当刀具移动到某个用户坐标系位置后，如果需要即可进行旋转运动，使刀具对齐于用户坐标系的 Z 轴(移动、旋转是NC参数选择的缺省设置)。
下面的4个图演示了刀具在运行加工策略前移动到3个用户坐标系位置并做旋转运动的情况。
刀具位于MainDatum-Top 刀具移动到pkt1-top刀具移动到pkt1 刀具在pkt1 位置进行旋转注：使用用户坐标系控制刀具在零件周围运动时，通常可使用各个策略所涉及到的开始点和结束点表格中的第一点和最后一点。
在3D空间中使用参考线精加工控制的刀具移动可通过将某个参考线精加工策略作为3D空间中刀具运行的驱动曲线来控制定位刀具移动。
注：刀具位置变换过程中可使用一侧倾角来使刀具始终保持于某个方向。
范例我们将打开一个包含4个独立3＋2轴精加工刀具路径的已有项目，并将这些刀具路径添加到NC程序，随后在NC程序中增加适当的刀具定位移动，以防止刀具在各个刀具路径间移动时，刀具和零件表面发生碰撞。
打开项目项目:-•打开D:\users\training\PowerMILL_Data\FiveAxis\PositionalMoves\AngledPockets-Start•保存项目为:-D:\users\training\COURSEWORK\PowerMILL_Projects\AngledPockets•右击PowerMILL 浏览器中的NC程序，从弹出菜单选取参数选择。
基于曲面分片的五轴刀具轨迹规划
（ Ｆ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ，Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｄ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ，
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精度 。由于五轴数控机床 比统三轴机床多 了两个旋
转 自由度 ，刀轴姿态更加灵活 ，增加 了刀具路径规划 的难 度 ，在 五 轴数 控加 工 中如何 生成 无 干涉 、无 过 切 、高效 的刀具路径 已经成为必须解决 的至关重要的
刀具轨迹 的规划是数控加工技术 的关键 ，能否 生 成有效的刀位轨 迹将直接决定加工 的可能性 、效率和
域 内进行 刀具轨迹规划 和姿态优化 ，以提高复杂参数 曲面数控加工的效率和精度 。 １ ． １ 曲 面特 性 数控加工是在复杂 曲面造型 的基础上进行 的。由
于Ｎ Ｕ Ｒ Ｂ Ｓ方法具有众 多 的优点 ，国际标准化 组织将
ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ｅ ｓ ｏ ｆ ｒ ｎ ｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ（ Ｎ Ｃ ）ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｉ ｎ ｇ ．Ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｗ ｅ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｐ ａ ｔ ｈ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ －
五轴入门
第一课，五轴入门1.五轴3＋2入门三轴知识就不用多说了，学习五轴必须具备良好的三轴基础，现在国内有很多联动机床但只做3＋2加工，特别是模具行业，因为3＋2加工时ABC轴是锁死状态下进行加工，这时加工强度比联动好，精度比联动好，效率也高，也可以满足模具斜孔和倒勾加工，但什么是3＋2加工呢？也就是五轴机床ABC旋转角度后用三轴程序进行倾斜面加工，也叫固定轴倾斜面加工。
固定轴倾斜面加工区分：1.固定轴三轴程序倾斜面加工，2.固定轴空间坐标系旋转三轴程序倾斜面加工固定轴三轴程序倾斜面加工介绍：这种加工方法紧限球刀加工，编程时要刀具中心输出，不过操作人员要求要高，这时刀具是倾斜状态，要找出工作中心和Z深度碰点，这是手工操作，手工操作的精度高低决定于加工精度的高低，但这也不是一种不好的加工方法，它的优点是精度高，既然它是手工操作它的精度能提高到多少呢，这要根据不同机床配臵来讲，有的机床配有对刀器，那么工件中心和刀长就用对刀器测量了，那么也就是对刀器决定它的精度了，没有对刀器的机床就需开用机床宏程序开发模块了，小日本的机床硬件精度有的也不是很高但卖得很贵，而且把精度说得很高是为什么呢，他们用的也是用宏程序开发角度计算模块进行自动补偿，只要你定期校正就可以了，那么我们也可以借用他们的做法，通常用此方法的机床都不是联动机床，都是分度机床，那么你可以根据自己公司五轴加工角度的需求进行编写，如果是一台乱机床加上这种程序模块智能化也会变成一台好机床的。
固定轴三轴程序倾斜面加工介绍：宏程序开发先不详细介绍了，系统不一样，做法也不一样，到时找一台牧野机床做例子，开发一个简单的3＋1计算工件中心加工，加工时自动读入偏移数据组，加工完后自动删除数据组恢复到三轴状态工件中心位臵，完全自动化不需要操作人员找主轴倾斜之后的工件中心2.固定轴空间坐标系旋转三轴程序倾斜面加工介绍：这种加工方法优点是能实现所有刀具都能刀尖输出进行五轴加工，不限刀具类型，实际中这种加工方法精度不稳定，工厂如果有高手的话，精度可以控制到0.003左右，没有高手经常维护的话精度可能0.01至0.2甚至更高都有可能（以前有一个工厂开大粗之后都能达到1.MM误差），做斜孔大钻头加工的话，ABC轴和主轴旋转中心很容易跑掉，要经常校正，还有一个就是轻微撞刀，重的不用说肯定要厂家检修，轻的会把ABC轴和主轴旋转中心撞跑掉，精度也就没有了，现在多数企业一般都是用这种加工方法，因为这种加工方法不需要机床购买RTCP功能，用空间坐标系旋转可以达到所有技术软件化操作，后处理定制好，具备三轴编程能力的人就可以1小时左右学会五轴编程。
五轴联动加工与五轴定位加工
一、五轴联动加工与五轴定位加工的特点与差异五轴联动加工与五轴定位加工适用的行业对象不同，联动加工适合曲面加工，定位加工适合于平面加工，我厂为机械厂，故本文介绍后一种方法。
表1为两者的区别。
图1为我单位某工件，图中除红色面(圆角面)必须用五轴联动外，其余部位均可使用定位加工实现。
图一二、五轴定位加工手工编程与电脑编程的特点与差异一直以来，我厂五轴机床并未发挥其应有的性能，开始时作三轴使用，后来虽使用了五轴功能，但处于手工作业(简称“手工五轴编程”)的方式：加工前由程序员告知操作者机床刀轴的角度，操作者根据此角度在机床中手动设置B C 轴，然后在工件上对刀，使其与编程的坐标系一致，再调用程序加工，亦即手工作旋转轴定位动作，然后以三轴方式加工。
由于此方式涉及手工计算B C 轴旋转角度，故计算容易失误，增加多余劳动，加工工位多时，效率低下。
且对稍复杂零件如图1当中的蓝色圆柱面(及孔)，虽能计算出圆柱轴线的旋转轴定位角度但却无法在加工方向上对刀加工。
在实用化的五轴定位加工中，上述旋转轴BC的旋转角度、定位位置数值均由电脑通过指定局部坐标系并由后处理生成的(简称“自动五轴编程”)，编程员只需在编程时设置不同待加工部位的局部坐标系，在此坐标系下以普通三轴方式编程即可。
由此，编程员只需校核实体模型的正确和准确与否，至于机床如何旋转与定位，便变得与编程无关，亦与操作者无关。
表2所示为“手工五轴编程”与“自动五轴编程”的对比。
三、NX CAM在“支架”定位加工中的实现“支架”产品如图2所示：要求一次装夹加工完成除总长外全部特征。
加工坐标系G54原点位于工件上表面圆心处。
其中+X 指向凸耳方向，+Y 指向工件后方，+Z 向上。
操作者以此坐标系对刀。
1.工艺规划此工件已精车完成外形，铣加工部分可在一次装夹中全部完成，其中四个径向槽、Φ 1.5光孔(图中最小孔)及凸耳根部的清根(图中红色线处)需使用5轴定位功能，其余均可使用3轴功能完成。