航空航天五轴加工工艺手册

五轴加工工作流程及基本原理摘要：简洁扼要说明五轴加工流程，并对关键节点工作原理展开详细说明。

应用齐次变换法，对五轴CAM刀位数据及后处理机床各轴运动进行数据建模求解，该方法简便易于理解。

关键词：五轴加工；CAM；程序后处理；齐次变换引言目前越来越多领域对其产品的设计要求日益提高，除了传统航天航空、汽车轮船等领域经常用到大曲率的曲线表面，以达到较高的空流体力学性能，日常用品因功能外观要求，也开始使用越来越多的自由形状。

传统3轴加工仅可加工一个单凸曲线特征的表面，对复杂曲线变化的表面（深凹或低切）无能为力，此时需要使用5轴加工。

另外对形状尺寸公差要求严格的产品，也可采用5轴一次装夹进行多面加工，避免多次装夹导致精度损失。

成功的5轴加工取决于4个不同程度互相依赖的因素：●机床（床身结构刚性、主轴稳定性、传动系统精度等）●控制硬件（电机、反馈部件、驱动器等）●控制软件（数控系统运动、插补算法等）●工艺编程软件（刀具轨迹的生成和后处理）综述所述，在5轴加工中，机床、控制系统、刀具夹具等纯技术性能并非影响最终结果的唯一因素，结果的质量在很大程度上取决于支持整个工艺的设计工具（特别是CAM软件）的正确使用。

本文就第4点展开详细说明，对5轴加工工作流程及基本原理进行简介。

1.五轴加工工作流程简介如图1所示，五轴加工工作流程大致如下[1]：1）产品3D设计根据产品的功能及外观要求，利用CAD设计软件进行3D设计，CAD设计软件提供多种自由曲面造型，主要有Coons曲面、Bezier曲面、B样条曲面等，另外3D设计软件一般可与有限元分析软件、CAM软件进行结合对接，为产品设计优化、后续加工制造提供好的支持。

常用的CAD设计软件有：UG、Pro/E、SolidWorks等。

2）刀具位置文件生成输入产品的3D造型文件，利用CAM软件对刀具类型及参数、工艺方案、刀轴控制方式、刀具路径规则等进行设置，并计算生成刀具位置文件（该计算处理称为CAM的主处理）。

五轴综合手册匯出日期：2023-10-04修改日期：2021-01-25••••1 1. 五轴机概论本章节将对五轴机之特点、类型、旋转轴定义与新代相关参数进行简介。

1.1 1.1 五轴机特点五轴机包含了有三个直线移动轴和与两个旋转轴，增加加工的自由度，可以在机台机构干涉处或复杂曲面进行加工，因此对於工件外型的接受度更高。

（如图一所示）除此之外，五轴机台亦有以下三种优点。

图一1.1.1 加工高效率在加工曲面或倾斜面时会使用球铣刀，而球铣刀的中心切削能力不高，使用此部位进行加工的效率差，而五轴加工机可以根据加工面来调整刀具角度，以切削能力强的刀刃部位进行加工，不仅可保护刀具，也可以提高加工效率及品质。

1.1.2 加工高精度外型特殊的工件，例如有负角度之工件，若以传统三轴机加工，需要进行换面的动作，增加了上下料以及重新定位的时间，精度方面也受到影响。

而五轴加工机能够达到一次夹持、完整加工的需求，不仅省时又不影响精度。

1.1.3 提高刀具刚性使用三轴机在加工较深的地方时，需要将刀具拉长，避免刀座与工件接触，如此会减少刀具被夹持的部分，进而降低刀具正向以及侧向的刚性（见图二）。

而五轴加工机可以改变刀具角度，在碰到相同状况时，刀具外露长度较短，刚性提高，加工精度也提高。

（见图三）1.2.3.图二图三1.2 1.2 机台类型五轴机台依据旋转轴设置位置的不同，可大致分为三种类型，分别为：双旋转主轴 双旋转工作台主轴-工作台如图四双旋转主轴Spindle Type双旋转工作台Table Type主轴-工作台Mix Type图四1.2.1 双旋转主轴此类型五轴机的两个旋转轴都在主轴端，一般为C轴搭配A或B轴，特殊的机台类型会出现A轴及B轴的搭配。

双旋转主轴类型适合用来加工大型工件，像是船或者飞机的机身，因为两个旋转轴都在主轴端，所以工作台的承载能力可以提高，也因此机台尺寸通常较大，而跟整机重量比起来，主轴端的重量相对较轻，如此可在加工时保持机台的稳定度。

五轴CNC曲面加工原理摘要目前三轴数据加工机还是为工业界的主流，然而所要面对的精密机械加工，五轴才会将成为日后发展的趋势。

国内外对五轴加工技术的需求越来越大，国内也有许多工具机界正努力积极的朝向五轴加工机，作为日后的发展目标，为了使国内的制造工业界更具有竞争力，国内更需要本土化的五轴加工技术。

虽然一个完善的五轴加工系统，除了在硬设备上要求更精密之外，更需要搭配良好的刀具路径规划，和作业人员的培养，才能真正第发挥五轴工具机加工的优点。

要探讨的重点在于五轴零件曲面加工原理，必须先从CAD系统所得到的STL File进行刀具路径规划、推导逆运动转换公式，在透过计算机的动态仿真加工情形，再输入五轴加工之接口程序，并以PC based control的方式来实际加工工件。

未来，可利用PC based control的方式及五轴加工方法透过网络通讯与Rapid Prototyping相结合，或是以远程监控其加工过程，来提升国内的工业竞争力。

目录五轴CNC曲面加工原理 (1)摘要 (2)目录 (3)第一章绪论 (4)第一節前言 (4)第二节五轴加工机的主要形式 (5)第二節五轴加工优点 (6)第二章五轴加工探讨 (7)第一節五轴加工方式 (7)第二節有效铣削半径 (8)第三節Sturz铣切的优点 (9)第三章五轴CNC系统 (9)第一节PC-Based控制系统 (9)第二节PC-Based的五轴工具机简介 (10)第四章路径规划 (11)第一節STL (11)第二節路径规划法则 (11)第三節刀具路径间距的决定 (12)1.等间距的刀具路径间距 (12)2.适应性调整刀具路径间距 (13)第四節干涉问题的考虑 (13)第五章计算机执行 (13)第一節计算机动态仿真 (13)第二節离心式涡轮叶片的加工 (14)第六章结论 (17)第一章绪论第一節前言以往传统的三轴加工工具机只有3个正交的X、Y、Z轴，则刀据只能沿着此三轴做线性平移，而使加工工件的几何形状有所限制，因此必要增加工具机的轴数来获得加工的自由度，最典型的就是增加两个选转轴，成为五轴加工机。

某航空弯管零件的五轴数控加工顾春光;曹著明;孙红梅;郭家田【摘要】介绍了某型号卫星中的连接件——弯管的五轴加工数控编程中的关键技术.设计的弯管装夹工艺台实现了一次装夹完成工件内孔和两端的加工;在弯孔曲面的“可变轮廓铣”刀路设计过程中,通过优化朝向点设置,一方面避免欠切削,同时最大程度地发挥刀具的切削速度,提高加工效率和表面质量;在底座表面刀轨设置过程中通过刀具侧倾90.,实现立铣刀的侧刃加工,提高工件的表面质量.经试制采用该工艺方案和编程技术,加工出的工件达到设计和精度要求.【期刊名称】《制造技术与机床》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】4页(P141-144)【关键词】弯管;五轴加工;精密;制造;研究【作者】顾春光;曹著明;孙红梅;郭家田【作者单位】北京电子科技职业学院,北京100176;北京电子科技职业学院,北京100176;北京电子科技职业学院,北京100176;山东科技职业学院,山东潍坊261053【正文语种】中文【中图分类】TH164弯管零件广泛应用于航空航天、石油天然气、核电等领域，其加工精度将直接影响整个设备的运行安全，在核电、航空航天设备中的弯管零件的尺寸精度和表面质量要求较高，传统的锻造、铸造技术很难达到相关设备的使用要求。

因此对于加工精度要求较高的弯管零件，在锻压、铸造后还需要进行机械加工。

数控铣削加工技术在提高弯管零件加工效率、表面质量等方面具有很强的优势，其中的五轴数控加工技术在加工弯管内外曲面时，不仅能很好地解决加工干涉问题，同时能提高工件的表面质量。

因此，五轴加工技术广泛应用于弯管等工件的精加工过程中。

其五轴加工技术的主要优势是：一方面通过调整刀轴矢量避免刀具主轴与工件及工装的干涉，另一方面刀具相对于工件的位置角可以灵活调整，保证刀具切削时处于最佳模式，提高加工工件的表面质量，同时使表面误差分布均匀，保证表面质量的一致性。

本文介绍的弯管工件为某型号航天卫星装置中的连接件，如图1a所示，材料为钛合金，内外表面粗糙度为Ra3.2 μm，要求的精度和表面质量较高；同时由于工件属于单件小批量生产，不适宜设计模具进行毛坯的铸造，所以毛坯采用实体长方体。

五轴数控车床加工技术及优化五轴数控车床加工技术是一种高精度、高效率的加工技术。

它采用数字化控制寻找加工点的方法，利用机床上旋转的工具和工件移动，通过各种角度的定位，达到实现工件的复杂加工。

近年来，五轴数控车床加工技术的应用范围越来越广泛，尤其在航空、汽车、模具制造等领域得到了广泛应用。

五轴数控车床加工技术的优势与传统的三轴车床相比，五轴数控车床加工技术具有以下优势：①高精度：五轴数控车床加工技术可以实现高精度的加工，可以满足复杂形状和高精度的加工要求。

②高效率：五轴数控车床加工技术可以一次性完成多个加工步骤，避免了不必要的操作和工序，提高了加工效率。

③工件形状自由：五轴数控车床加工技术可以实现三维加工，可以加工出各种复杂形状的工件。

④生产灵活性高：五轴数控车床加工技术可以适应各种不同的工件加工需求，具有高度的生产灵活性。

五轴数控车床加工技术的应用①航空领域在航空领域中，五轴数控车床加工技术的应用非常广泛。

航空发动机的叶轮、涡轮等部件的制造都离不开五轴数控车床的加工技术。

这些零部件的制造需要高精度的加工，以保证安全和性能的稳定。

同时，五轴数控车床加工技术可以减少加工时间和提高加工效率，降低生产成本和提高生产效率，这在航空制造行业中非常重要。

②汽车领域五轴数控车床加工技术在汽车制造业中也有广泛应用。

尤其是在汽车模具制造中，五轴数控车床加工技术可以实现高效率、高精度的加工，可以满足复杂形状的零部件制造的需求。

另外，在汽车零部件的加工中，五轴数控车床加工技术也可以实现高精度加工，提高零部件的精度和质量。

③模具制造领域模具制造是五轴数控车床加工技术的另一重要应用领域。

在模具制造中，五轴数控车床加工技术可以实现复杂形状的模具加工，例如塑料模具、压铸模具等。

在制造过程中，五轴数控车床加工技术可以实现精度高、速度快的加工，大大提高了模具的制造效率和质量。

五轴数控车床加工技术的优化虽然五轴数控车床加工技术具有非常大的优势，但是在实际应用中还存在一些问题，主要包括以下几个方面：①机械加工精度低：五轴数控车床加工中机械加工精度通常较低，这会限制其应用领域。

航空航天五轴加工工艺手册V1.02008年9月5日目录1．基本原理1．1用3轴、3+2轴或5轴铣削1．2什么在运动？怎么运动？1．3独立于机床的CNC程序1．4刀具半径补偿原理1．5什么是框架（FRAME）1．6精度、速度、表面质量1．7五轴应用中的刀具定向2．机床操作人员2．1工件---确定零点2．2测量刀具2．3中断程序2．4高速循环---CYCLE8323．程序员信息3．1独立运动的NC程序3．2五轴转换TRAORI3．3刀具定向A3= B3= C3=3．4高速循环CYCLE8323．5进给率控制FNORM、FLIN3．6定向插补ORI—3．7三维刀具补偿CUT3DFS 3．8在机床上编程1．1用3轴、3+2轴或5轴铣削带有相同凸曲线的复杂曲面加工通常采用3轴加工，但对于深凹槽或频繁改变曲率的情况来说，则需要使用5轴加工。

无疑，Sinumerik 840D将支持所有加工方案。

①3轴控制直线进给轴X、Y、Z切削刀具方向在沿着整个切削路径运动过程中保持不变。

刀尖的切削状态始终无法达到完美。

②3+2轴控制进给轴X、Y、Z在这些机床上，刀具的方向或是工作台的位置可以改变，比如通过重新设置。

上面的左图中，，切削刀具正在最佳切削状态下运转。

当切削刀具向顶端或工件边缘移动时，切削状态逐渐变差。

要在此处也保持最佳切削状态，请旋转工作台。

要完整加工一个不规则平面，必须常常讲工作台以不同的方向旋转多次。

③5轴：控制进给轴X、Y、Z 控制旋转轴比如：A、B优点：在沿着整个路径运动过程中可对刀具方向进行优化，同时进行刀具直线运动。

这样，在整个路径上都可保持最佳切削状态。

怎么运动？？？怎么运动什么在运动？1．2什么在运动5轴机床可以用5根轴控制刀具运动：3根普通的直线轴加上2根旋转轴。

2根旋转轴具有不同的运动解决方案。

最常见的几种于在此处以图解方式说明。

机床制造商始终坚持不懈地致力于开发出新的运动解决方案，以满足各种需求。

某五轴加工软件操作培训说明手册第一章软件基本操作1.1 登录与退出在五轴加工软件界面，首先需要输入用户名和密码进行登录。

登录之后进入软件的主界面，进行相关的操作。

退出软件时，点击“退出”按钮或者直接关闭软件界面即可退出。

1.2 菜单操作软件的菜单栏包括文件、编辑、视图、工具、帮助等选项。

在菜单栏中可以进行相应的设置、编辑、查看和帮助等操作，是软件操作的重要部分。

1.3 快捷键操作五轴加工软件支持各种快捷键操作，可以提高操作效率。

常用的快捷键包括Ctrl+C、Ctrl+V、Ctrl+Z、Ctrl+S等，可以通过快捷键来进行复制、粘贴、撤销、保存等操作。

第二章加工路径生成2.1 零件导入在进行五轴加工之前，需要将待加工的零件导入到软件中。

可以通过文件菜单中的“导入”选项来导入不同格式的零件文件，如STP、IGS、SLDPRT等。

2.2 加工工艺选择根据零件的加工要求，选择合适的加工工艺。

在软件中可以选择不同的加工工艺，包括铣削、镗割、钻孔、切割等，以及相关的加工参数设置。

2.3 刀具路径生成根据零件的几何特征和加工工艺，生成合适的刀具路径。

在软件中可以设置刀具的类型、直径、长度、转速、进给速度等参数，生成合适的刀具路径。

第三章仿真与调试3.1 仿真显示在生成刀具路径之后，可以进行仿真显示。

通过软件的仿真功能，可以直观地看到刀具的轨迹以及加工过程，提前发现潜在的问题。

3.2 加工调试在进行实际加工之前，可以通过软件进行加工调试。

根据仿真结果，对刀具路径、加工参数进行调整，以确保加工的准确性和安全性。

第四章加工操作4.1 加工控制在进行实际加工之前，需要对加工参数进行设置。

包括刀具的转速、进给速度、进给量、切削深度、冷却液等参数设置，以确保加工效果。

4.2 加工监控在加工过程中，需要对加工过程进行监控。

通过软件的监控功能，可以实时监测刀具的位置、转速、加工状态等信息，以及及时发现问题并进行处理。

第五章加工结果分析5.1 加工质量评估在加工完成后，需要对加工结果进行评估。

五轴固定加工方法和工艺流程详解下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!一、引言在现代制造业中，五轴数控机床已经成为高精度加工的重要工具。

JDPaint V5.5 多轴加工方法(版本0.01)北京精雕科技有限公司2007.08前言本文档从多轴基本知识、控制系统及控制软件（EN3D）设定及加工、JDPAINT5.5五轴编程模块等方面介绍一些常用的多轴加工技术，用以帮助使用者了解多轴加工操作和设定，减少多轴路径编程时间，改善多轴刀具路径质量。

本文档主要以实例的方式来介绍多轴编程加工，在阅读时可以结合实例来学习，可以达到更好的效果。

不同的人有不同的思路，因此请不要把本文档中介绍的一些技术视为多轴加工的基本原理，多轴加工技术内容相当丰富，不是薄薄一本手册可以覆盖的。

同时需要进行大量的实际加工，从中体会多轴加工的不同之处，灵活运用我们现有的编程功能，才能对五轴加工有一定的领悟。

阅读文档的读者应具备以下几方面的背景知识：1、对三轴精雕机有一定了解；2、具备一些模型的三轴加工经验；3、具备一些三维建模（或者曲面造型）经验者更佳。

第一章绪论在过去模具加工很少使用五轴加工，问题在于多轴机床的价格昂贵及人员培训与技术上的困难，大家皆敬而远之。

近年来因模具交期紧迫及价格压缩，五轴机床标准化产量，价格逐年下降，使五轴加工渐渐的受到模具业重视，多轴机床将是继高速加工机后另一个有效的加工工具。

1.1 五轴加工与三轴加工比较五轴加工与三轴加工比较，有以下几方面的优点：1) 减少工件非加工时间，可以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。

和多次装夹相比，它可极大地提高加工和生产能力，显著缩短产品加工周期及加工成本，并且提高了加工精度。

2) 刀具可以摆到更好的位置来加工曲面五轴加工完成一些三轴加工无法完成的加工，比如有负角的曲面零件加工，刀具可以摆到更好的位置来加工曲面，如图1-1所示。

图1-1 刀具可以摆到更好的位置来加工曲面图1-2 缩短加工时间, 改善表面加工质量3) 可以缩短曲面加工时间，改善曲面表面的加工质量五轴加工可通过将刀具倾斜一定角度，例如用铣刀侧刃进行铣削等，缩短加工时间；另外路径间距相同的情况下，用五轴加工工件表面的残留量要比三轴加工小得多，有利于改善加工曲面的表面光洁度，如图1-2所示。