五轴加工工艺的研究

第41卷第4期湖南农机2014年4月Vol 41 No 4HUNAN AGRICUL TURAL MACHINERApr.2014五轴加工工艺的研究李佩刚1,曲文明2(1齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司设计院,黑龙江齐齐哈尔161005;2齐齐哈尔工程学院,黑龙江齐齐哈尔161005)摘要:当采用五轴加工时,必须考虑尽可能用最短的切削刀具完成整个模具的加工,从而获得良好的表面质量,避免返工,同时减少焊条的使用量,缩短EDM的加工时间。当考虑到五轴加工时,必须考虑利用五轴加工模具的目标是:尽可能用最短的切削工具完成整个工件的加工,也包括减少编程、装夹和加工时间却能得到更加完美的表面质量关键词:五轴;加工;工艺中图分类号:TG547文献标识码:A文章编号:1007-8320(2014)04-0095-02Research of Five-axis Machining PprocessYANG Pei-gang, QU Wen-ming( Design Institute of Qiqihaer SecondMmachine Tool (Group )co., LTD, Qiqihar, Heilongjiang 161005, China; 2. QiqiharSchool of Engineering, Qiqihar, Heilongjiang 161005, China)Abstract: When five axis machining is used, it shall consider as far as possible completing the in the whole mouldprocessing with the shortest possible cutting tool so as to obtain good surface quality, avoid rework, reduce theelectrodes and, reduce the processing time of EDM. Considering five-axis machining, its objective must be ceomplete the machining of the whole work piece with the shortest cutting tool, including reduce programming,and processing time, but with the more perfect surface qualityKeywords: five axis; Processing: proces能返回同一点并保持矢量一致性的能力。对五轴机床的重1五轴加工的提出复定位精度来说,不仅仅是轴向位置的精度,还有角度值轴和3+2轴加工。只要工件型腔不是很深(相对刀(2)转速。转速其实也意味着刀具相对与工件的旋转具直径而言),三轴刀具路径2、3、5)就足够了。如果工件型速度,这个值越快,机床切削地也越快。转速对加工模具来腔很深并有很窄的部位,使用纯粹的三轴刀具路径来完成说是一个重要的因素。许多五轴铣削机床带有一个C轴整个精加工是不够的。在这种情况下,差的表面质量和较缺省时绕Z轴旋转。如果用短刀具铣削深槽工件,必须使长的加工时间随之而来。另外,所有的倾斜视图也很难准刀具通过AB轴倾斜并旋转C轴来绕工件切削,这种情确结合,因而手工打磨的工作量会增加,同时还极大地增况下,C轴的转速性能是取得成功的关键。多了进出动作,常常导致表面质量问题和更多的刀具运(3)角度极限。角度极限是铣床铣头所允许的旋转角动最后,在这种方式下编程会产生相互干涉而且很费时,度的物理极限,这些是以特殊机床的设计为基础的。假如所有视图的总和也常常不能覆盖整个几何形状。需要铣头倾斜50°来使用最短的刀具或者是切削倒角,那为了克服3+2轴加工的缺点,五轴联动加工可能是一么如果铣头只具备30°的旋转极限,那当然不能完成这次个更好的选择。五轴联动加工能协调三个直线轴和两个装夹工况下的加工任务了。当考虑C轴时,角度极限显得旋转轴使它们同时动作,解决了三轴和3+2轴加工的所非常重要,许多五轴铣削机床C轴的角度运动是不受限有问题,刀具可以非常短,不会产生视图重叠现象,遗漏加制的,当然也有很多是有限制的。工区域的可能性更小,加工可以连续进行而无须额外的导(4)工作环境。编程者也许已经对三轴的工作环境比入导出。较熟悉了,但对五轴加工,编程者仍必须重新考虑其工作环境。当工件或主轴旋转时,实际的工作范围会变小吗?为五轴铣削机床了证实这个问题,可以把普通铣刀装夹在主轴上,测量(1)重复定位精度。重复定位性是指五轴机床具有的下刀具立式方向上的工作范围,以及刀具倾斜到最大值时的工作范围。不同的收稿日期:2014-02-24某些控制器的最中国煤化工轴控制器正好与旋转乍者简介:李佩刚(1980-),男,黑龙江齐齐哈尔人,工程师,主CNMHG要从事金属切削机床设计及研究工作轴交点重合时,某性能最佳南机·2014年第4期|q5设计研究李佩刚,曲文明:五轴加工工艺的研究3五轴CAM软件重要特征。如果用户正在使用一个带有多种策略的三轴CAM软件包,为什么还要考虑使用几个五轴策略呢?一个采用了五轴加工之后,3+2轴加工的问题也许并没有可以提供柔性的最新的途径是,模具制造、冲压工艺、刀具完全得到解决,编程的问题转化成了CAM系统的问题,应用三个方面都使用能自动生成刀具路径的CAM软件振动控制也成了最重要的被考虑事项。CAM系统仅仅发模块。简单说来,这个模块能自动地把三轴切削路径转化现工件、刀具、锥柄之间的振动是不够的,它必须还能自动为五轴加工的路径,使旋转刀具的倾斜角足以避免振动消除这些振动,这样,CAM编程者就不需要手动调整上千这样也带来了更大的柔性,因为所有的三轴精加工路径万个或者更多的数据点的倾斜角度了。另外,CAM系统的都可以转化为五轴环境使用。五轴自动编程可获得最优化的刀具应用,那就是最短的刀(2)可靠性。五轴加工刀具路径的可靠性非常重要,因长。直径较小的刀具正在铣削工件角落里的剩余材料,这为五轴中增加了两个旋转运动,振动的可能性大大增加,得益于五轴自动编程可获得最优化的结果,那就是最短的因此振动检测和避免措施必须可靠,否则会导致昂贵设刀长与特殊工件如涡轮叶片、机翼面和推进器的五轴功能备的损坏不同,模具制造者没有必要”垂直”切削CAD文件中所示(3)易用性。易于使用和五轴编程曾经被认为是互相的所有面,他们只须简单地旋转足够的倾斜角以自动消除排斥的,五轴编程被认为是难点费时且干涉情况很严重。刀具、锥柄和工件间的振动即可。自动刀柄振动消除和较但要想保持竞争力,观念必须转变。如果在表面或实体模多形式的切削方式的组合使五轴模具加工具有更高的效具加工中使用可自动生成刀具路径的CAM软件,那么创率和柔性。不仅仅是简单的锥柄振动检査,自动刀柄振动建五轴刀具路径与创建三轴刀具路径一样简单,因为这消除对于深腔件的加工非常需要,尤其是高效加工,自动样的CAM软件可以进行复杂深腔模具工件的五轴编程刀柄振动消除和较多形式的切削方式的组合使五轴模具而且可以避免振动。加工具有更高的效率和柔性当评估用于加工模具的CAM(4)五轴设备的限制。五轴设备的限制可影响到怎样软件时,尤其是对于深腔模具加工,有许多因素需要考虑,选择模具的五轴加工。CAM软件必须能模拟具体的五轴如五轴功能的柔性、五轴切削路径的可靠性、易用性、五轴设备并调整刀具路径以避免运动到旋转极限。如果某铣削机床的极限、不能用五轴的情况等。五轴设备在C轴有极限,CAM软件必须能将间断的动作(1)柔性。在五轴铣削策略中,柔性是需要考虑的一个置入刀具路径同时保持无振动的刀具路径。(上接第94页)行分析和仿真,最后进行虚拟装配过程。业规范要求的装配工艺规程,用于指导装配生产。同时将2基于 Division Mockup的虚拟装配设计产品装配工序工步的文字描述、配套的工装夹具信息、装配过程动画演示等关联起来,通过图像、声音、文字等形(1)虚拟装配总体规划。 Division Mockup是美国式,开发基于Wcb的多媒体示教系统,用于装配培训和PTC公司专门用来对三维数字化样机进行装配分析、仿示教。通过采用客户/服务器的模式,工艺设计人员可以真和设计的软件,可以与PmoE及其他许多CAD系统和把规划好的零部件装配顺序、装配路径以动画的形式记录标准图形软件进行相互调用。它使用虛拟原型来进行产下来,并与相关工艺文档进行关联,提交到数据服务器上。品可装配性和设计检查,因此可以降低装配成本,缩短装通过安裝在装配现场的客户端,利用局域网访问数据服配周期。 Division Mockup可以支持许多ⅤR设备,如多务器,浏览和播放所需的装配工艺文档和装配过程动画通道显示系统、3D跟踪设备、头盔显示器以及其他的ⅣO帮助现场操作人员迅速、准确地了解产品的装配过程,避设备,从而构造虚拟现实环境,模拟裝配过程规划、装配/免错装、漏裝、重装等现象的发生,提高裝配效率和质量。拆装序列、产品操作等。(2) Division mock唧p接口系统的开发。在Dion结语Mockup中完成装配规划后,模型的层次结构信息、零件装Division Mockup软件具有强大的图形仿真功能和人配的先后顺序、装配路径、工装工具及其操作信息等都保机交互功能,利用它进行装配过程规划和仿真可大大节存在结果文件(VD文件)中。按照VD的语法结构,通省时间和降低成本。通过将 Division Mockup生成的结果过开接口程序提取相关的信息从而实现集成。文件导入后端的工艺生成系统,可实现工序工步规划、工艺文档生成、装3实验教学系统的开发两者之间的集成中国煤化工能,从而实现麦配生产中的根据装配工序工步规划,最后可生成完整的符合企应用。画HECNMHGq6|誦交机·2014年第4期