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五轴数控编程加工案例

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五轴数控编程加工案例

五轴数控编程加工案例介绍和分析 前言 当前模具制造行业中,三轴数控加工技术已经普遍应用并且相对 成熟,但随着五轴数控技术的发展与推进,先进的五轴数控加工技术 在市场上体现出了明显的优越性,故而引进五轴数控加工技术,建立 一个高效率、高质量、短周期、低成本的产品生产框架来适应市场的 发展, 以求在市场竞争中立于不败之地已经成为我们必须面对的问题。 近段时间,珠海某大型电器模具厂采购我司的五轴数控编程软件 PowerMILL,本人接受公司的任务,为该客户进行五轴技术的培训辅 导,并结合实际加工进行模具的试切,实例指导客户应用五轴加工技 术, 让客户看到了客观具体的三轴加工与五轴加工两者的效率和质量 对比数据。本文即以此次培训五轴工件试切为例,禅述在电器注塑模 具加工当中, 五轴数控加工技术相对于传统的三轴数控加工技术的若 干优越性。 一、五轴数控加工技术简述 1 、五轴刀轴和五轴刀轴控制 五轴是由3 个线性轴Linear axis 加上2 个旋转轴Rotary axis 组成。 五轴刀轴控制是 CAM系统五轴技术的核心。五轴 CAM系统计算出 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所需要转动的角度 A,B,C其中的两个角度;然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性移动 的各轴位移X,Y,Z。 2 、五轴机床类型 按两旋转轴的运动位置结构来划分,可分为 Table-Table、 Head-Head、Table-Head三种类型。 1 )Table-Table此类型机床主轴方向不动,两个旋转轴均分布在工 作平台上;工件加工时旋转轴随工作台旋转,加工时必须考虑装夹承 重,可加工的工件尺寸比较小。 2 )Head-Head此类机床工作台不动,两个旋转轴均在主轴上。机床 可加工的工件尺寸比较大。 3 )Table-Head此类机床的两个旋转轴分别处于主轴和工作台上, 工作台可以旋转,可装夹尺寸较大的工件;主轴可摆动,改变刀轴方 向灵活。 3 、定位五轴与联运五轴 根据刀轴参与的加工方案来划分类型,一般可分为如下两类 1 )定位五轴32轴 定位五轴的刀轴矢量可以进行改变,但固定后沿着整个切削路径 过程刀轴矢量不变,控制路径轴 X 、Y 、Z 参与旋转轴 A或者 B、C , 既是旋转轴 A或者 B、C定位后保持不变,只有 X 、Y 、Z参与控制 机床切削移动。 2 )联动五轴 整个切削路径过程刀轴矢量可根据要求进行改变变,控制路径轴 X 、Y 、Z 控制旋转 AB、C ,即是通常所说的五轴联动加工技术。 二、数控编程加工工艺实例 1 、试切机床为德国的“DMG” (DMG-100P)机床;其行程为 1000 10001000mm;控制系统为 heid530;主轴最高转速 24000rpm;使 用年限2008年新购,至今将近 2年;编程所用的 CAM软件为 PowerMILL;使用的刀具材质为普通硬质合金涂层刀具;试切工件是 一电器面盖注塑模具前模,如图 1 所示 2 、常规三轴数控加工工艺表,如表 1 所示 表1 三轴数控加工工艺表 1 三轴数控加工工艺表 行号 刀具和加工内容 加工 时间 min 路径轨迹图示 备注 1 φ12R0.5 开粗 61 - 2 φ8R0 二次开粗 15 参考前一刀具路径作 二次开粗 3 φ6R0 二次开粗 12 参考前一刀具路径作 二次开粗 4 φ3R0 二次开粗 10 参考前一刀具路径对 刀具长度允许范围作 二次开粗 5 φ2R0 局部二次开 粗 6 参考前一刀具路径对 局部范围作二次开粗 6 φ8R4 中光加工 30 中光分形面和料位 7 φ8R4 精加工 75 精加工分形面和料位 8 φ12R0.5 中光加工 6 带 2 度斜度直纹面中 光加工 9 φ12R0.5 精加工 10 带 2 度斜度直纹面精 加工 10 φ3R0 光平面和斜 度面精加工 4 光平面和斜度面精加 工 11 φ3R1.5 清角 17 按刀具伸出长度和参 考 φ8 球刀定义清角 范围 12 φ2R1 清角 6 局部清角 - 合计时间 252 - - 上述三轴加工完成后,图1“B 局部截面示意图”中所示的 R 角 位只能使用 R1.5的球头刀进行清角,并且局部陡峭位最小只能使用 R4 的球头刀;图1 “A局部截面示意图”中所示的利角位最小使用 R1的球头刀; 分形枕位所有角位只能使用 R1.5的球头刀进行清角; 所剩下的残留余量将留给电火花加工完成。 三、五轴加工工件试切 1 .根据机床结构和控制系统型号修改后处理文件 试切机床为德国 “DMG” (DMU -100P) 机; 行程 100010001000mm; heid530控制系统,此机床为 Table-Head型,两个旋转轴分别放置 在主轴和工作台上,工作台旋转,主轴摆动,改变刀轴方向灵活,且 为非标 DMU -100P机床,与一般的标准 DMU -100P机床不同之处在于 主轴摆动轴是绕 X 轴旋转为 A 轴,摆角为-125度至 10 度,而不是主 轴摆动轴是绕 Y 轴旋转的 B 轴,摆角为-100度至 90 度。另外,还需 增加特定的“ATC高速高精度自适应功能”指令。所以还需对 PowerMILL标准后处理文件(*.opt)作修改 a 将摆动轴设置为“azimuth axis A” ,将摆动轴的旋转参照轴改 为 X 轴“azimuth axis param 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 ” 将 旋转轴的摆动极限修改为-125度至 10 度 “rotary axis limits -125.0 10.0 -99000.0 99000.00.01 1 ”具体修改参数如下 define keys azimuth axis A elevation axis C end define azimuth centre 0.0 0.0 0.0 azimuth axis param 0.0 0.0 0.0 1.0 0.0 0.0 rotary axis limits -125.0 10.0 -99000.0 99000.00.01 1 b 增加特定的“ATC高速高精度自适应功能” 即增加 CYCL DEF 392 ATC循环指令,具体修改参数如下 define block user TOOL_CHANGE_COMMON N ; G1 ; “ Z-5 FMAX“ ; M1 91 C N ; “ CYCL DEF 392 ATC “ “ Q2402;Process Mode “ “ Q2412;Default Weight “ end define 2 .NC 程序代码含义 PowerMILL后处理产生的 NC 程序段代码及含义如下 0 BEGIN PGM 80_ATC MM 程序开始 10 ; Job Number

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