卧式五轴加工中心的制作流程

数控五轴加工中心编程的方法及步骤小伙伴！今天咱们来唠唠数控五轴加工中心编程这个事儿。

一、了解加工零件。

咱得先好好看看要加工的零件长啥样。

就像认识新朋友，得知道它的轮廓、尺寸、精度要求这些。

你得清楚哪里是平面，哪里是曲面，有没有啥特殊的形状。

这就好比给零件做个全身检查，心里有数了，编程的时候才能有的放矢。

二、确定加工工艺。

这一步可重要啦。

要想清楚用啥刀具合适呢？大零件和小零件用的刀具可能就不一样。

还有切削的参数，就像炒菜放多少盐、多少油一样，切削速度、进给量、切削深度都得定好。

这得根据零件的材料来，要是硬邦邦的材料，那切削参数就得小心调整，不然刀具可能就受不了啦。

工艺路线也得规划好，先加工哪里，后加工哪里，就像规划旅行路线一样，得合理安排。

三、建立坐标系。

这个就像是给零件在加工中心里找个家。

确定一个原点，然后X、Y、Z轴就像房间的坐标一样，每个点都有自己的位置。

五轴加工中心还有两个旋转轴呢，这两个轴的坐标系也要确定好。

这就像给零件的每个部分都贴上了地址标签，加工的时候刀具才能准确找到地方。

四、编写程序。

现在就开始正儿八经写程序啦。

用那些编程代码，像G代码、M代码之类的。

比如说G00就是快速定位，让刀具快速跑到指定位置。

编写的时候要按照之前确定的加工工艺来。

如果有曲面的话，可能得用一些特殊的编程方法，像宏程序之类的。

这就像写作文，要按照一定的逻辑和规则来写，不能乱写一气。

五、模拟加工。

程序写好可别着急让加工中心干活。

先模拟一下，就像演习一样。

看看刀具的路径对不对，有没有可能撞到零件或者夹具。

要是模拟的时候发现问题，那就赶紧修改程序。

这就像出门前检查一下东西有没有带齐，发现没带钥匙还能及时补上。

六、实际加工。

经过前面的步骤，没问题啦，就可以让加工中心开始干活啦。

不过在加工的时候也不能完全不管，得盯着点。

万一有啥突发情况，像刀具磨损啦，还能及时处理。

数控五轴加工中心编程就是这么个事儿，看起来有点复杂，但是只要一步一步来，多实践，肯定能掌握的。

CimatronE五轴加工教程五轴加工教程－－Cimatron China技术工程师胡志林使用5轴航空铣创建优化涡轮叶片刀路轨迹在该教程中将练习以下内容：1、为叶片创建不带干涉检查的高精度精加工，刀轴沿曲面法矢方向2、降低层间快速跳刀高度3、限制刀路轨迹使其在不能实现倒扣加工的机床上运行4、修改切削平面获得沿叶片轴向更加光顺的切削纹理5、使用边界样条线获得比单纯切削平面更加光顺的刀路轨迹6、应用起始点进入叶片顶端7、应用切向进退刀切削8、使用自动干涉检查删除刀尖可能切削涡轮叶片轴的位置9、使用自动干涉检查使刀具在干涉涡轮叶片的地方倾斜10、应用干涉检查在尖角处去处多余干涉11、使用笔式跟踪刀路不带刀尖干涉检查获得更光顺的刀路练习1–创建精加工路径加载叶片并导入Improt.elt到NC文档，检查物体的曲面方向，切换曲面法向向外的是黑色曲面。

进入方式：分析－曲面方向或工具条上的。

注释：为了使改变对模型有效，导入的数据应该和原始文档解除关联，为了反转某些面的法向，请使用“手动模式”修改曲面方向。

创建5X TP.创建所有曲面的零件并定义毛坯为所有曲面偏移1mm。

创建主选项为5X航空铣程序。

在程序设置中使用以下的设置:选择刀具按钮按照以下图示定义新的刀具确认之后，进入5X航空铣刀路轨迹对话框。

在曲面路径页面，选择“等高”按钮然后选择“导动曲面”按钮，切换到选择导动曲面图标。

通用的零件曲面选择功能有效，选择绿色的曲面并退出（MMB）结束选择，返回界面。

选择确认，保存计算刀路，刀路显示如下图：可以看出退刀高度非常高，我们希望降低快速抬刀高度，编辑程序请选择连刀页面设置快速抬刀高度为54mm。

刀路显示如下：保存上面的程序。

练习2–精加工角度限制保障在某些机床上进行非倒扣切削一些机床轴在一定角度的范围内旋转，不能进行倒扣加工，我们将通过角度限制检查在5AxMSurf内的角度输出。

注释：一些机床倾斜角度为45度，这些机床一般不能超过90度（例如DMU70V,或DMU80P...)创建一个新的程序，刀轴控制选项按以下页面设置：激活在XZ平面内的角度范围设置为0到180度，在YZ平面内设置同样的角度。

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）。

五轴精密加工中心的详细讲解五轴加工中心分为两类:一类是立式的，另一类是卧式的。

深圳凯福精密制造的黄教授首先谈一下立式五轴加工中心是怎么实现精密铝合金零件加工的这类加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴。

设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。

工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。

这样通过A 轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。

A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。

A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。

这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。

但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。

另一种是依靠立式主轴头的回转。

主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。

这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。

这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。

这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。

为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。

阐述五轴数控加工程序的设计数控加工的编程规定不但是要求计算直线运动，根据生产需要协调其旋转角度的行程检验、道具的旋转运动或者是非线性的误差校核等与之相关计算，传统的手工编程对于这些抽象的或者是运算量非常大程序的编制来说具有一定的难度，自动软件UG与后置的处理器的使用，根据需求编制出五轴数控的加工程序，在生产制造软件前期根据独立的模拟仿真软件特点—模拟仿真功能，仿真功能对于整个生产机械的加工环节具有重要作用，以此检验出数控加工的程序的准确性。

五轴数控加工难点是曲面的形状相对复杂，对于自动生成软件所提供五轴数控加工的功能来说应用性不强，其用于生产过程中的加工程序制造出的五轴数控的机床，发挥效果不明显。

自动化编程的第一步是前置处理，第二步是生成数控加工刀具的轨迹，相应地生成G代码的程序。

生成G代码的程序中需要排除G指令，不但如此，大量的数值组成了数控机床的各轴的坐标值，而坐标值即刀具轨迹点与之相对应的加工程序的坐标系值。

在数控机床的加工过程中，数控机床会根据坐标值位置确定自动化刀具运动轨迹，从而实现精确的工件加工。

1 五轴刀具在加工时产生的轨迹分析人类头部模型曲面，曲率的变化范围很大。

三轴与四轴通常是刀具轨迹的传统方式，但是不能满足复杂曲面的加工需求。

在加工前期三轴刀具的轨迹，只需要进行一次的装夹限制，加工时迎着三轴刀具的曲面，如果进行全部的曲面最好进行重复性的装夹，但是重复性的装夹其弊端是定位误差容易造成数控加工的效率降低，同时也会影响加工工艺的质量。

进行切削时刀具的摆角会是在曲率偏小处，切削速度几乎为零，在很大程度上造成摆角曲率的差异性，会导致曲面加工表面的质量差异性大。

如果四轴在使用日常刀具的轨迹运动中加入旋转或者是摆动轴，会大大改善三轴的加工轨迹弊端，但问题是二次性装夹或者是曲面加工时质量的差异性大，这个问题需要解决，所以为了得到连续的、高效的刀具轨道，则需要采用现代化技术—五轴联动的方式进行数控加工。

五轴加工中心进行整体加工newmaker由于主轴的回转运动是围绕铣刀头进行的，因而无需像其他机床那样所需的补偿运动，大大减轻了回转驱动装置的负担要想经济地加工汽轮机和压缩机的叶片，对机床和刀具都提出很高的要求。

Starrag-Heckert公司研制的BX 151 Win-Win五轴加工中心，可以满足对精度、表面质量和降低工件成本提出的高要求（图1）。

用于整体加工汽轮机和压缩机叶片的五轴加工中心，其机械方案的新颖之处在于主轴向前倾斜。

由于回转点位于铣刀头上，因而在回转运动时就不存在与机座碰撞的危险。

因此，其他轴在回转时的补偿运动也限制在最小程度。

由于需要运动的质量极小，因而可以达到很高的加速值。

力的切入点紧贴机架工作面。

切削分力总是直接被主轴吸收。

高刚度的机床结构具有平衡稳定性，可减轻回转驱动装置的负荷，因而是满足高精度加工的重要前提条件。

图1 由于向前倾斜的主轴的回转点位于铣刀头部位，因而在回转运动时就不存在与机座碰撞的危险装有复合轴承的主轴转速达15000r/min利用这种加工中心，蒸汽轮机和燃气轮机的叶片的铣削工作可以在一次性夹紧后完成全套加工（图2）。

对于汽轮机叶片，该加工中心可以用800 mm的中心距加工几乎所有的叶片部位（流动区、叶面、进口唇缘和出口唇缘以及叶脚和叶顶部的过渡区）。

叶片端部和叶片根部用标准刀具进行加工。

叶片可以直接在加工中心上进行裁切。

除了用于加工汽轮机叶片外，该机床还适合于专用的五轴加工，如用于加工铣削量极大的成套旋转部件，单级或多级BLISKS以及结构部件等。

图2 汽轮机加工和压缩机叶片上几乎所有的部位都可以放在同一台加工中心上进行加工HSC电机主轴也是Starrag-Heckert公司自行研制的、主轴上装有复合轴承、其冷却装置以及HSK接口。

主轴的异步电机采用矢量控制，功率为27 kW。

主轴的最大转数为15000r/min。

由于机床的刚性非常高，因而主轴的潜在功率可以全部发挥出来，既可达到很高的切削速度，也可以达到大扭矩和高功率。