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基于五轴联动的UG多轴加工路径规划王寅飞;梁柱【摘要】五轴联动加工适用于复杂曲面、加工精度要求高、工序复杂、需多次装夹和基准转换才能完成加工的零件.数控编程加工中刀具路径的规划已成为提高数控加工零件精度及生产率的一大关键.介绍风扇叶零件UG多轴加工,以提供五轴加工思路与方法为目的,对加工工艺进行了分析研究,制定了加工工艺方案,对其刀具路径进行了合理规划,完成了仿真加工.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2017(046)006【总页数】3页(P80-82)【关键词】加工;可变轴轮廓铣;UG;多轴加工【作者】王寅飞;梁柱【作者单位】广东省机械研究所,广东广州 510635;广东创新科技职业学院,广东东莞 523960【正文语种】中文【中图分类】TP391.73叶轮及叶片加工技术一直是多轴加工编程工艺最典型的加工案例。
随着加工技术与手段发展，越来越多零件直接采用机床加工出来以保证其精度。
因此如何控制刀具轴在空间的位置以避免干涉，制定合理的加工路线和工艺以及如何优化刀具路径，就显得十分重要。
本文讲述风扇叶加工，针对多轴加工主要采用自动编程方式，以UG软件为平台，对零件多轴加工进行路径规划分析[1]。
利用UG建模模块，对零件进行设计。
风扇叶整体是由叶片和叶毂组成，叶毂设计用草图拉伸完成，叶片设计比较复杂，用通过曲线做面的方法对前端与后端轮廓线设计，单一叶片设计完成后再进行阵列命令，完成三维造型设计。
2.1 关键数控多轴加工方案数控多轴加工程序是通过控制刀具轴矢量在空间位置的不断变化或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空间某角度，利用刀具侧刃或底刃切削加工完成[2]。
其自动编程关键完成刀路轨迹设计由控制刀轴矢量方式、驱动方式、投影矢量方向等组成。
2.2 叶片多轴加工刀路轨迹设计分析叶片的形状和工件毛坯尺寸，选择圆棒料为工件毛坯。
加工坐标系原点设置在零件的顶部上，如图2。
由于每个叶片的精加工相对刀具路径完全相同，因此可在编制完第一个叶片加工刀具路径后，通过旋转变换复制第一个叶片的刀具路径来完成其他叶片精加工刀具路径的设计。
数富ug教程，工厂在职工程师讲解UG7.5四轴加工教程20套经典案例--工厂实战讲解，20个案例讲解，8DVD（含软件）课程目录：第一周四轴理论讲解机床结构工作原理典型零件的工艺方案第一节四轴机床结构特点与工作原理25min1、四轴的定义:一台机床上至少有4个坐标，分别为3个直线坐标和1个旋转坐标2、四轴加工特点：(1)三轴加工机床无法加工到的或需要装夹过长(2)提高自由空间曲面的精度、质量和效率(3)四轴与三轴的区别; 四轴区别与三轴多一个旋转轴，四轴坐标的确立及其代码的表示Z轴的确定：机床主轴轴线方向或者装夹工件的工作台垂直方向为Z轴X轴的确定：与工件安装面平行的水平面或者在水平面内选择垂直与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、直线坐标X轴Y轴Z轴旋转坐标A轴、B轴A轴：绕X轴旋转为A轴（G代码）B轴：绕Y轴旋转为B轴（G代码）XYZ+A、XYZ+B、两种形式四轴XYZ+A 适合加工旋转类工件、车铣复合加工XYZ+B 工作台相对较小、主轴刚性差、适合加工小产品四轴可以实现产品除底面外5个面都可以做加工，加工前我们必须对产品进行分析，确定四轴机床。
第二节四轴加工优点应运典型零件的工艺方案实际生产加工常发生的问题及其解决方案20min1、三轴加工的缺点：(1)刀具长度过长，刀具成本过高(2)刀具振动引发表粗糙度问题(3)工序增加，多次装夹(4)刀具易破损(5)刀具数量增加(6)易过切引起不合格工件(7)重复对刀产生累积公差2、四轴优点：(1)刀具得到很大改善(2)加工工序缩短装夹时间(3)无需夹具(4)提高表面质量(5)延长刀具寿命(6)生产集中化(7)有效提高加工效率和生产效率3、四轴加工主要应运的领域：航空、造船、医学、汽车工业、模具4、四轴应运的典型零件：凸轮、涡轮、蜗杆、螺旋桨、鞋模、立体公、人体模型、汽车配件、其他精密零件加工5、四轴加工工工艺及其实际生产加工常发生的问题及其解决方案：(1)四轴工件坐标系的确立、四轴G代码NC程序表示(2)各种不同机台复杂零件的装夹(3)加工辅助线、辅助面的制作(4)四轴加工刀具与工件点接触，非刀轴中心的补偿(5)加工过程中刀具碰撞问题(6)刀轨的校验及其仿真加工(7)不同四轴机器，不同刀轨和后处理第二周结合案例讲解软件的综合使用技巧和UG7、5新增功能的使用第三节麻花钻四轴加工及其UG7、5多轴驱动的讲解A 160min1、UG多轴驱动的应用，四轴加工的基本流程曲面驱动四轴开粗流线加工曲线、点加工2、多轴加工的装夹及其UG5多轴驱动的讲解多轴等高加工多轴外形轮廓加工多轴顺序铣加工第四节UG7、5几何体9种驱动方法的详细讲解和各参数设置140min曲线/点驱动方法加工3D刻字、3D流道螺旋式、边界加工曲面加工(重点) 曲面必须连续曲面UV方向一致辅助面驱动流线加工（常用）刀轨、径向切削、外形轮廓加工、用户自定义第五节UG7、5多轴加工18种刀轴方向的控制和复杂零件轴向的判定150min 远离直线、朝向直线、远离点、朝向点、相对于矢量、（前倾角、后倾角）垂直于部件、相对于部件插补矢量、插补角度至部件、插补矢量至驱动、（前倾角、后倾角）优化后驱动、垂直于驱动体、侧刃驱动体、相对于驱动体（前倾角、后倾角）前倾角：沿着刀具加工方向来设定倾斜角度后倾角：刀具加工方向两侧位置夹角的控制如果前倾角控制的是X方向，那么后倾角控制是Y方向，4轴垂直于部件、4轴垂直于驱动当切削方向发生变化后，旋转角度也相对应的发生变化旋转角度：沿着刀具加工方向来设定倾斜角度，加工方向为正角，反方向为负角4轴相对于部件、4轴相对驱动双4轴在部件上、双4轴在驱动上第六节热身1花瓶四轴加工案例B 90min1. 分析图形结构特点，制定加工工艺,设计装夹方式2. 定轴开粗，制作合理检查面，控制刀轨产生方向3. 曲面驱动加工外表面第七节热身2飞刀刀杆四轴加工案例A 50min1. 四轴开粗方法2. 局部开粗，毛坯制作、刀轴矢量方向3. 曲面UV分析及其修改4. 刀轨变换操作第三周讲解典型零件的程序制作并结合本公司所要加工的零件第八节入门1工字型倒扣四轴加工案例A 120min1. 四轴曲面驱动开粗详细操作，驱动面UV方向的分析方法2. 三轴型腔开粗详细操作，编辑投影矢量的确定3. 没有在岛的周围定义切削材料，修改层高度4. 不能在任何层切削该部件，修改刀轴矢量方向5. 投影矢量时，刀轴不能依赖部件，修改投影矢量6. 平面不垂直于刀轴，修改刀轴矢量，修改为垂直于第一个面或者面的法线方向7. 四轴精加工曲面、侧面操作方法第九节入门2凸轮四轴加工案例B 180min1. 四轴驱动开粗的加工方法，切削模式：往复式加工、螺旋式加工2. 曲面驱动的分析与修剪3. 曲线\点驱动加工操作（重点）4. 刀轨变换：旋转、平移5. 刀轨过切措施：修改公差、设置检查面、曲面百分比，过且检查确认无误方可加工。
ug五轴编程教程五轴编程是机器人技术中非常重要的一部分，它允许机器人在三个平面上进行运动，并且可以通过旋转来改变工具的方向。
在本教程中，我们将学习如何编写五轴编程来控制机器人的动作。
1. 建立工作坐标系在编程之前，我们需要先建立一个工作坐标系。
这个坐标系可以是机器人手臂能够操作的空间范围。
通常情况下，这个坐标系由机器人的基座、手臂和工具构成。
我们需要确定坐标系的原点，以及三个平面的方向。
2. 设定起始位置机器人需要一个起始位置来开始工作。
这个位置可以根据实际需求来设定，比如机器人手臂的位置、工具的方向等。
起始位置一般由坐标值表示，在编程中使用坐标值来设定起始位置。
3. 确定目标位置在编程中，我们通常需要指定一个目标位置，让机器人移动到这个位置。
目标位置可以是一个具体的坐标值，也可以是一个相对于起始位置的偏移量。
根据实际需求来确定目标位置。
4. 编写运动指令一旦我们确定了起始位置和目标位置，我们就可以开始编写运动指令。
这些指令告诉机器人应该如何移动，以及移动的速度和加速度。
编程语言中通常提供了一些指令来实现这些功能，比如直线插补、圆弧插补等。
5. 调试和优化编写完运动指令后，我们需要对程序进行调试和优化。
这包括检查程序中的错误，修改参数以获得更好的运动效果。
通常情况下，我们可以通过机器人模拟器来模拟程序的运行情况，并进行调试和优化。
总结：五轴编程是一项复杂而重要的任务，它允许机器人在三个平面上进行运动，并进行工具方向的调整。
通过建立工作坐标系、设定起始位置、确定目标位置、编写运动指令以及进行调试和优化，我们可以实现机器人的精确控制。
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。
ug五轴联动编程案例
UG（Unigraphics）是一种专业的计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助制造（CAM）软件，它提供了强大的功能来进行五轴联动编程。
下面我将从不同角度来介绍UG五轴联动编程的案例。
首先，UG五轴联动编程可以应用于航空航天、汽车、船舶和模具等行业。
例如，在航空航天领域，UG可以用于编程复杂的飞机零部件，如涡轮叶片和复杂的结构件。
在汽车制造领域，UG可以用于编程汽车发动机零部件和车身结构的加工。
在船舶制造领域，UG可以用于编程船舶螺旋桨和船体结构的加工。
在模具制造领域，UG可以用于编程复杂的模具零部件，如注塑模具和压铸模具。
其次，UG五轴联动编程可以实现复杂曲面和多轴加工。
UG软件具有强大的曲面建模和多轴加工功能，可以实现对复杂曲面的精密加工，同时可以实现多轴联动加工，提高加工效率和加工质量。
例如，UG可以实现对汽车车身曲面的精密加工，同时可以实现对复杂曲面零部件的多轴联动加工，满足高精度加工的要求。
此外，UG五轴联动编程可以实现刀具轨迹优化和碰撞检测。
UG 软件可以对刀具轨迹进行优化，使得加工过程中刀具的运动轨迹更
加平滑和高效，同时可以进行碰撞检测，确保加工过程中不会发生刀具与工件或夹具的碰撞，保障加工安全和加工质量。
总的来说，UG五轴联动编程在各个行业都有广泛的应用，可以实现对复杂零部件的高精度加工，提高加工效率和加工质量，同时可以保障加工安全。
希望以上介绍对你有所帮助。
五轴典型的加工案例
五轴加工是数控加工技术中的一种高级加工方式，可以完成复杂形状
的加工任务。
以下列举了五轴加工的一些典型案例。
1.航空零部件加工：
五轴加工在航空零部件加工中得到了广泛应用。
例如，飞机发动机的
涡轮叶片、涡轮盘等复杂形状部件的加工。
五轴加工可以在一次夹持中完
成多个面的加工，减少零部件的夹持次数，提高加工精度和效率。
2.模具加工：
五轴加工在模具加工领域也有重要应用。
传统的模具加工方式需要多
次夹持和调整工件位置，而五轴加工可以通过工件的旋转和倾斜，使刀具
能够更自由地进入难以到达的角度，从而提高加工精度和效率。
3.医疗器械加工：
五轴加工在医疗器械加工领域也具有广泛的应用。
例如，人工关节的
加工中，五轴加工可以将刀具沿关节表面旋转和倾斜，使得关节表面得到
更好的加工质量和适配性。
4.船舶零部件加工：
五轴加工在船舶零部件加工中有重要作用。
例如，船舶螺旋桨的加工，五轴加工可以通过刀具的旋转和倾斜，使刀具能够更好地机械切削螺旋桨
的复杂表面，并提高螺旋桨的加工质量和效率。
5.汽车零部件加工：
五轴加工在汽车零部件加工中也得到广泛应用。
例如，汽车车身的冲压模具加工，五轴加工可以使刀具在模具表面的各个角度进行切削，使模具内部空腔的加工更加准确和高效。
总之，五轴加工的典型案例涵盖了航空、模具、医疗器械、船舶和汽车等多个领域。
这些案例体现了五轴加工在实际应用中的重要性和优势，通过五轴加工，可以实现复杂形状零部件的高精度、高效率的加工。
基于UG NX的复杂曲面叶轮五轴数控加工技术前言作为动力机械的关键部件，整体式叶轮广泛应用于航天航空等领域，其加工技术一直是制造业中的一个重要课题。
从整体式叶轮的几何结构和工艺过程可以看出[1]，加工整体式叶轮时加工轨迹规划的约束条件比较多，相邻的叶片之间空间较小，加工时极易产生碰撞干涉，自动生成无干涉加工轨迹比较困难。
因此在加工叶轮的过程中不仅要保证叶片表面的加工轨迹能够满足几何准确性的要求，而且由于叶片的厚度有所限制，所以还要在实际加工中注意轨迹规划以保持加工的质量[1]。
目前，我国大多数生产也轮的厂家多数采用国外大型CAD/CAM软件，如UG NX、CATIA、MasterCAM等。
本文选用目前流行且功能强大的UG NX3.0对复杂曲面整体叶轮进行加工轨迹规划。
1 整体叶轮数控加工工艺流程规划根据叶轮的几何结构特征和使用要求（如图1），其基本加工工艺流程为：1）在锻压铝材上车削加工回转体的基本形状；2）开粗加工流道部分；3）半精加工流道部分；4）叶片精加工；5）对倒圆部分进行清根。
图1. 叶轮的基本几何特征1.1 刀具的选择为提高加工效率，在进行流道开粗和流道半精加工过程中尽可能选用大直径球头铣刀，但是也要注意使刀具直径2R1min小于两叶片间最小距离L1min，L1min的大小可以根据UG NX 3.0软件的分析（Analysis）功能测得。
R1min<L1min/2在叶片精加工过程中，应在保证不过切的前提下尽可能选择大直径球头刀，即保证刀具半径R2min大于流道和叶片相接部分的最大倒圆半径rmax。
R2min>rmax在对流道和相邻叶片的交接部分进行清根时，选择的刀具半径R3min小于流道和叶片相接部分的最小倒圆半径rmin。
R3min<rmin1.2 驱动方法选择本文将基于UG NX 3.0重点介绍流道开粗、流道半精加工、叶片精加工和倒圆部分清根的加工轨迹规划方法。
