第一篇：五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心仿真系統(tǒng)開發(fā)應用

五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心仿真系統(tǒng)開發(fā)應用

2010-11-03 21:16:01 作者：□沈陽飛機工業(yè)集團 鄭 鑫 來源：智造網(wǎng)—助力中國制造業(yè)創(chuàng)新—idnovo.com.cn

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本文所涉及的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是基于 CATIA V5 的功能模塊建立的，通過對動龍門五軸聯(lián)動數(shù)控機床的實體測量、建模、組裝和整機模擬，實現(xiàn)數(shù)控加工過程的仿真。同時根據(jù)本行業(yè)實際生產(chǎn)技術需要，結合 VER-ICUTR 軟件零件切削過程仿真驗證優(yōu)勢，建立 CATIA 與 VERICUT 兩軟件平臺之間的宏聯(lián)結，實現(xiàn)將機床運行數(shù)控程序過程中的過切、干涉、碰撞和欠切等錯誤消除在設計階段的目的，提高數(shù)控加工過程的可靠性。

目前大型數(shù)控五軸聯(lián)動加工中心在科研生產(chǎn)過程中，主要用于進行大型復雜航空零部件與工藝裝備制造加工，因空間結構復雜，外形體積大，常出現(xiàn)零件首件過切，未加工到位，機床與零件或工裝夾具干涉，模鍛件裝夾定位不準確和加工超行程等問題，僅憑借數(shù)控編程技術人員個人經(jīng)驗，工作量龐大且復雜，難以克服。

針對五坐標數(shù)控加工機床控制系統(tǒng)不具有數(shù)控加工過程的動態(tài)模擬仿真功能，筆者結合虛擬制造技術，在計算機輔助制造軟件(VERICUT 5.4)平臺基礎上，開發(fā)了數(shù)控加工機床仿真系統(tǒng)模塊。該仿真系統(tǒng)可以在NC代碼的驅動下運行，用以觀察數(shù)控機床部件運動和零件的加工成形過程中空間運動狀況，驗證加工程序G代碼的正確性，防止實際加工過程中干涉和碰撞等故障發(fā)生。

該系統(tǒng)旨在以五坐標數(shù)控機床為驗證工作機，研究FIDIA C20控制系統(tǒng)的驅動工作原理，建立數(shù)控加工中心仿真工作平臺，進行典型回轉曲輪軸和蒙皮鈑金工藝裝備五軸聯(lián)動銑切的加工過程模擬。涉及到仿真工作環(huán)境下的大型工藝裝備裝夾定位，確定數(shù)控刀具參數(shù)庫，模擬數(shù)控加工程序的運行 過程等。

一、開發(fā)研究過程

1.五坐標數(shù)控加工中心加工仿真系統(tǒng)技術研究

比較同類型仿真系統(tǒng)現(xiàn)狀，目前技術能力可以建立幾何仿真系統(tǒng)，模擬計算刀具切削速度、切削量和切削時間等。

(1)軟件系統(tǒng)研究方案制定與基礎工作調試準備。

①方案制定：首先將 VERICUT 與 CATIA 軟件功能模塊測試驗證聯(lián)接;然后建立五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心機床結構與運動關系分析;最后生成五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心模擬系統(tǒng)。

②基礎工作調試準備。首先建立 VERICUT 與 CATIA 機床模擬器軟件模塊數(shù)據(jù)轉換接口，在CATIA V5R15

{' Entry point for CATIA V5

Sub CatMain()CATIA.SystemService.ExecuteBackgroundProcessus “C:cgtech54windowscommandsCATV.bat”

End Sub)｝

運行宏與 VERICUT 數(shù)控仿真平臺聯(lián)接，其中示毛坯數(shù)模(包括復雜模段件)，而

表示加工元素數(shù)模，表

環(huán)境模塊內(nèi)建立宏編輯器，文本文件如下：

表示夾具數(shù)模聯(lián)接至 VERICUT 數(shù)控仿真系統(tǒng)。

(2)建立機床主結構框架模型裝配結構。

機床模型的構建要依據(jù)以下幾個步驟：

① 通過測量真實部件的尺寸來獲得相應尺寸;

② 根據(jù)尺寸對機床各個部件進行實體造型;

③ 根據(jù)所建立的機床部件實體在 NC 機床構建模塊里進行組裝;

④ 進行機床模型運動參數(shù)的設置。

以CATIA V5的“NC機器工具構建模塊”為基礎，進行復雜幾何實體造型，彌補 VERICUT 5.4 系統(tǒng)幾何造型設計功能不足問題，建立機床框架模型裝配主結構。機床框架主結構模型建立說明如圖1 所示。

以工作臺上頂面幾何中心為設計基準，建立工作臺(Base)尺寸(6000mm×2500mm×400mm)。帶雙側導軌、X軸部件、Y軸部件、Z軸部件、C軸部件、A軸部件、主軸部件和電主軸存儲箱，所有這些機床機構部件構成機床裝配結構，機床各部件的三維數(shù)模文件分別單獨保存。

機床框架模型主結構模型裝配關系為：以上頂面端面軸中心為數(shù)學模型基準原點，保證其與A軸旋轉中心距為230mm(機床手冊查取后現(xiàn)場測量驗證)。其中，X 軸部件、Y 軸部件和Z 軸部件為線性運動，C 軸部件為旋轉運動，A 軸部件為±110°擺動，工作臺和主軸存儲箱為固定基準主體。

(3)機床主機構模型文件聯(lián)接導入 VERICUT 系統(tǒng)環(huán)境。

以機床工作臺(Base)主參考體測量，按(圖2)結構樹順序采用相對運動約束關系，建立機床原點靜止裝配數(shù)據(jù)模型，完善后轉化為*.STL文件。數(shù)據(jù)分別聯(lián)接入真控制系統(tǒng)結構樹，形成五軸聯(lián)動機構(圖3)。

仿

編制數(shù)控控制指令系統(tǒng)文件(fidia20.ctl 文件)與數(shù)控機床構造文件(FOREST-LINE.mch文件)，模擬FIDIA C20 數(shù)控指令系統(tǒng)，翻譯識別檢查FIDIA C20系統(tǒng)(GM)指令，驅動結構樹內(nèi)X軸部件、Y 軸部件、Z軸部件(線性運動)、C軸部件(旋轉運動)和A軸部件(擺動)同步聯(lián)合運動。

(4)機床主機構模型運動關系設置。

機床框架主結構模型運動關系說明：以工作臺和主軸存儲箱為固定基準，其中X軸部件、Y軸部件和Z軸部件為線性運動，C軸部件為旋轉運動±360°，A 軸部件為±110° 擺動，建立運動約束關系。同時按編制的FOREST-LINE五坐標數(shù)控機床文件(FOREST-LINE.mch 文件)，模擬機床實體機構運動過程，機床的空間運行狀態(tài)同步顯示如圖4。

設置機床仿真系統(tǒng)工作行程軟邊界：X 軸、Y 軸、Z 軸、C 軸和 A 軸工作行程的上下邊界如圖 5 所示。

其中，圖5所示為在執(zhí)行蒙皮成型工藝裝備五軸聯(lián)動劃線時，Z向超過行程，則仿真系統(tǒng)顯示機床 Z 向運動機構為紅色報警。執(zhí)行蒙皮五軸聯(lián)動劃線和鉆孔加工時，工藝實施要考慮到空間位置的 X 軸、Y 軸和 Z 軸，包括 A 軸和 C 軸的角度運動行程狀態(tài)，此時仿真系統(tǒng)可顯示機床 X 軸、Y 軸、Z 軸、A 軸和 C 軸中任意運動機構過行程紅色報警提示。

(5)零件模型、模鍛件模型與夾具模型定位仿真加工。

在仿真控制系統(tǒng)結構樹

內(nèi)填加夾具(Fixture)和毛坯(Stock)聯(lián)接樹結構接口，分別定義空間位置并進行位置裝配約束，進行調用拼裝組合夾具定位(圖6)或模鍛件定位(圖7)加工。

應用說明：夾具(Fixture)聯(lián)接結構樹接口可以直接讀取，其中專用工裝夾具可以與公司產(chǎn)品相應工藝裝備文件連接。標準組合夾具可以直接調用拼裝夾具標準件庫，然后在仿真系統(tǒng)內(nèi)組合裝配應用。

(6)機床附件數(shù)學模型定義。

在刀具庫(圖8)當中建立讀入功能，這樣有利于多人模板化應用，從而經(jīng)過積累形成刀具參數(shù)庫(GYTOOL.tls 文件)，仿真系統(tǒng)內(nèi)存有的刀具參數(shù)庫需按實際刀具幾何特征添加。刀具的分類一般按功能定義：銑刀、中心鉆、鉆和鏜刀。

仿真加工中心刀具數(shù)據(jù)參數(shù)庫可以按加工工件材料和刀具幾何結構功能特征分類，采用數(shù)據(jù)庫優(yōu)化管理所使用的刀具。

2.五坐標數(shù)控仿真系統(tǒng)技術應用研究

(1)五坐標數(shù)控加工G代碼程序與數(shù)控控制系統(tǒng)連接設置調試。

由于實際數(shù)控機床選用的是FIDIA20數(shù)控指令系統(tǒng)，因此五軸聯(lián)動加工過程中為便于系統(tǒng)空間幾何運算，采用絕對坐標和刀具中心端點為轉心的模式進行后置處理程序G代碼指令的過程模擬，F(xiàn)IDIA20數(shù)控指令系統(tǒng)的設置應與機床控制系統(tǒng)選項匹配。

(2)五坐標數(shù)控仿真系統(tǒng)應用測試。

圖9所示為蒙皮零件成型工裝五軸聯(lián)動加工投產(chǎn)前，在五坐標數(shù)控仿真系統(tǒng)內(nèi)模擬應用。該零件的工藝裝備最大外形10 500mm×2 535mm×545mm，其中成型面為復雜雙曲面，采用長度方向兩側局部拼接加工。在五軸聯(lián)動加工時，邊界為：X-2 227.081，Y 679.116，Z553.417。位置主軸角度為：A-16.333°，C-173.124°，工裝定位未超出機床工作行程。通過仿真系統(tǒng)分析兩次定位模擬加工，顯示零件加工過程的直觀狀態(tài)，C 軸部件和 A 軸部件大角度聯(lián)動空間狀態(tài)可以在不同視角觀測，以驗證工藝過程合理性，避免裝夾定位不準確導致超程重復工作。

模擬調用五軸聯(lián)動加工數(shù)控程序如下。

N1 G96 G90

N2 G00 X0.0 Y0.0 Z100.0 A0 C0

N3 G40 M08

N4 T0M06

N5 G00 X2947.902 Y1068.768 Z506.928 A9.599 C6.887 S70 M03

N6 G01 X2951.861 Y1078.168 Z508.439 A9.761 C6.881 F1000

N7 X2955.135 Y1087.657 Z510.006 A9.928 C6.875

N8 X2957.726 Y1097.173 Z511.619 A10.098 C6.868

N9 X2959.657 Y1106.654 Z513.269 A10.271 C6.861

N10 X2960.957 Y1116.051 Z514.945 A10.446 C6.854

N11 X2961.652 Y1125.324 Z516.642 A10.621 C6.847

N12 X2961.751 Y1134.44 Z518.351 A10.798 C6.84

N13 X2961.188 Y1145.135 Z520.41 A11.009 C6.832

N14 X2959.884 Y1155.53 Z522.468 A11.218 C6.825

N15 X2957.918 Y1165.602 Z524.517 A11.425 C6.82

N16 X2955.336 Y1175.335 Z526.55 A11.628 C6.815

N17 X2952.165 Y1184.713 Z528.561 A11.828 C6.812

N18 X2948.428 Y1193.717 Z530.543 A12.025

N19 X2944.203 Y1202.356 Z532.493 A12.218

N20 X2939.488 Y1210.611 Z534.404 A12.408 C6.814

N21 X2933.417 Y1219.752 Z536.579 A12.625 C6.818

N22 X2927.727 Y1227.143 Z538.387 A12.806 C6.823

N23 X2921.653 Y1234.148 Z540.145 A12.982 C6.829

N24 X2914.075 Y1241.802 Z542.12 A13.181 C6.837

N25 X2907.149 Y1247.876 Z543.736 A13.345 C6.845

N26 X2899.895 Y1253.546 Z545.286 A13.504 C6.852

N27 X2890.995 Y1259.597 Z546.996 A13.68 C6.861

N28 X2882.992 Y1264.256 Z548.362 A13.821 C6.868

N29 X2874.69 Y1268.464 Z549.64 A13.952 C6.873

N30 X2866.079 Y1272.173 Z550.816 A14.073 C6.878

N31 X2857.17 Y1275.354 Z551.88 A14.182 C6.882

N32 X2847.984 Y1278.009 Z552.827 A14.278 C6.886

N33 X2838.53 Y1280.104 Z553.648 A14.362 C6.888

N34 X2828.82 Y1281.598 Z554.328 A14.431 C6.89

N35 X2818.873 Y1282.453 Z554.854 A14.485

N36 X2808.713 Y1282.648 Z555.22 A14.523

N37 X2798.364 Y1282.143 Z555.411 A14.544

N38 X1954.551 Y1183.258 Z555.976 A14.738 C6.776

N39 X238.175 Y981.947 Z556.221 A15.351 C6.705

N40 M05

N41 M02

二、試驗件加工驗證

仿真系統(tǒng)可以根據(jù)零件加工程序驅動機床運動，計算模擬零件、刀具系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)和機床系統(tǒng)的切削工作過程。當程序執(zhí)行時，仿真系統(tǒng)模擬出所加工零件的即時狀態(tài)，準確反映出機構干涉發(fā)生位置和相應程序位置。數(shù)控程序執(zhí)行結束后，系統(tǒng)將準確直觀地顯示零件切削結果和毛坯切削殘留狀況，同時計算模擬出零件過切或未切到位量，并生成模擬數(shù)值報表。

在圖10所示的實際測試切削應用過程中，拼裝夾具裝 夾結構略有變動，裝夾方式一致，圓柱曲面導向槽五軸聯(lián)動加工按輪軸曲線槽數(shù)據(jù)檢測，符合設計要求。

三、結論

通過上述研究試用的證明，利用該系統(tǒng)可以有效預防首件過切、未加工到位、機床與零件干涉、模鍛件裝夾定位，以及由于加工超行程和毛坯定義不準等因素帶來的加工余量不均勻、空行程，以及打刀等問題，提高加工效率，保證數(shù)控編程質量，減少數(shù)控技術人員與操作人員的工作量和勞動強度，提高五坐標數(shù)控編程制造加工一次成功率，縮短產(chǎn)品設計和加工周期，提高生產(chǎn)效率。

第二篇：五軸聯(lián)動

教程目錄列表：

第一周 五軸理論講解 機床結構 工作原理 典型零件的工藝方案

第一節(jié) 五軸機床結構特點與工作原理 36min

1.五軸的定義:一臺機床上至少有5個坐標，分別為3個直線坐標和兩個旋轉坐標

2.五軸加工特點：

1.三軸加工機床無法加工到的或需要裝夾過長2.提高自由空間曲面的精度、質量和效率

2.五軸與三軸的區(qū)別;五軸區(qū)別與三軸多兩個旋轉軸，五軸坐標的確立及其代碼的表示

Z軸的確定：機床主軸軸線方向或者裝夾工件的工作臺垂直方向為Z軸

X軸的確定：與工件安裝面平行的水平面或者在水平面內(nèi)選擇垂直與工件的旋轉軸線的方向為X軸，遠離主軸軸線的方向為正方向

3.直線坐標X軸Y軸Z軸 旋轉坐標A軸、B軸、C軸

A軸：繞X軸旋轉為A軸

B軸：繞Y軸旋轉為B軸

C軸：繞Z軸旋轉為C軸

XYZ+A+B、XYZ+A+C、XYZ+B+C 三種形式五軸

4.五軸按主軸位置關系分為兩大類：臥式、立式

5.五軸按旋轉主軸和直線運動的關系來判定，五軸聯(lián)動的結構形式：

1.雙旋轉轉工作臺（A+B為例）

在B軸旋轉臺上疊加一個A軸的旋轉臺，小型渦輪、葉輪、小型緊密模具

2.一轉一擺 A+B B+C剛性 精度高

3.雙擺頭 工作臺大，力度大，適合大型工件加工，龍門式

6.五軸聯(lián)動的結構的旋轉范圍：

雙旋轉轉工作臺 旋轉范圍：+20A-100 B360 +30A-120 C360 一轉一擺

旋轉范圍：+30B-120 C360 雙擺頭 旋轉范圍 ：+90A-90 C360 +30A-120 C360 第二節(jié) 五軸加工優(yōu)點 應運典型零件的工藝方案 實際生產(chǎn)加工常發(fā)生的問題及其解決方案 32min

1.三軸加工的缺點：1.刀具長度過長，刀具成本過高2.刀具振動引發(fā)表粗糙度問題3.工序增加，多次裝夾4.刀具易破損5.刀具數(shù)量增加6.易過切引起不合格工件7.重復對刀產(chǎn)生累積公差

2.五軸優(yōu)點：1.刀具得到很大改善2.加工工序縮短裝夾時間3.無需夾具4.提高表面質量5.延長刀具壽命6.生產(chǎn)集中化7.有效提高加工效率和生產(chǎn)效率

3.五軸加工主要應運的領域： 航空、造船、醫(yī)學、汽車工業(yè)、模具

4.五軸應運的典型零件：葉輪、渦輪、蝸桿、螺旋槳、鞋模、立體公、人體模型、汽車配件、其他精密零件加工

5.五軸加工工工藝及其實際生產(chǎn)加工常發(fā)生的問題及其解決方案：

1.五軸工件坐標系的確立、五軸G代碼NC程序表示 2.各種不同機臺復雜零件的裝夾

3.加工輔助線、輔助面的制作

4.五軸加工刀具與工件點接觸，非刀軸中心的補償

5.加工過程中刀具碰撞問題

6.刀軌的校驗及其仿真加工

7.不同五軸機器，不同刀軌和后處理

第二周 結合案例講解軟件的綜合使用技巧和UG7.5新增功能的使用

第三節(jié)

案例1 五軸加工坐標與刀具補償裝夾及其UG7.5多軸驅動的講解 116min

1.五軸坐標的設定：

五軸坐標系一般情況下設在工作臺回轉中心上

2.UG7.5中工件坐標系講解：刀軸矢量、3軸半開粗、多軸面銑加工

1.局部坐標系設定G52使用舉例

格式：G52 X_Y_Z_；

式中:

X、Y、Z： 五軸加工機床局部坐標系原點在當前工件坐標系中的坐標值。

G52 指令能在所有的工件坐標系(G92、G54~G59)內(nèi)形成子坐標系，即局部坐標系，含有G52 指令的程序段中，絕對值編程方式的指令值就是在該局部坐標系中的坐標值。

設定局部坐標系后，工件坐標系和機床坐標系保持不變。

編程舉例：，從A→B→C路線進行，五軸機器加工刀具起點在（20，20，0）處，可編程如下：

N02 G92 X20 Y20 Z0； 設定G92為當前工作坐標系

N04 G90 G00 X10 Y10； 快速定位到G92工作坐標系中的A點

N06 G54； 將G54置為當前坐標系

N08 G90 G00 X10 Y10； 快速定位到G54工作坐標系中的B點

N10 G52 X20 Y20； 在當前工作坐標系G54中建立局部坐標系G52 N12 G90 G00 X10 Y10； 定位到G52中的C點

1.刀具補償

刀具半徑方向補償 3軸 G41 G42 D 刀具長度方向補償 3軸 G43 G44 H 3軸平面加工 G16 G17G18 三軸區(qū)別五軸加工，刀具半徑的補償、長度補償都要在三維空間完成！

刀具半徑方向補償：插補程序段中提供的數(shù)據(jù)信息又僅僅是刀具中心點坐標和刀具軸的方位角，刀具半徑補償實際上不可能進行，因為控制器不知道該往哪個方向進行補償，而這個方向對于刀具半徑補償非常重要。因此，如果要進行三維空間刀具半徑補償功能，則必須在數(shù)控加工程序段中提供補償方向向量等信息，F(xiàn)ANUC控制器采用了IJK碼來表示, 將由編程刀具中心位置即指向刀具半徑補償后實際加工刀具中心的矢量稱為刀具半徑補償向量IJK 刀具長度方向補償：坐標和擺角坐標輸入插補模塊即可使刀具中心按照編程軌跡運行。

程序結構如下：

％

N0100 O0008（程序名）

N0102 M6 T1；（換刀）

N0104 G0 G90 G56 X400 Y200 Z260 B0 C0；（運動到參考點）

N0106 G432 X200 Z150 H1 Bω；（在垂直于斜面的方向加刀長）

N0108 M3 S3000；（主軸正轉）

N0110 M8；（打開切削液）

N0112 G68 X188 Y0 Z60 I0J1 K0 Rω；（坐標系轉換，ω為主軸從零轉到與斜面垂直時所轉動過得角度）

… …

N0200 G69；（坐標系旋轉取消）

N0202 G492 X200 Z300；（斜面刀具補償取消，運動到安全位置）

N0204 M9；（切削液關）

N0206 Cα；（C軸旋轉，α為所要加工的第n個斜面的垂線與C0位置所夾的最小角度）

N0208 G0 G90 G56 X400 Y200 Z260 B0 C0；（運動到參考點）

N0210 G432 X200 Z150 H1 Bωn；（在垂直于斜面的方向加刀長）

N0212G68 X188 Y0 Z60 I0J1 K0 Rωn；（坐標系轉換，ωn為主軸從零轉到與斜面垂直時所轉動過得角度）

… …

N0200 G69；（坐標系旋轉取消）

N0202 G492 X200 Z300；（斜面刀具補償取消，運動到安全位置）

N0204 M9；（切削液關）

N0204 M30；（程序結束，返回到程序頭）

1.五軸加工的裝夾及其UG5多軸驅動的講解

變軸銑 精加工、驅動方式邊界、它準許精確控制刀軸和投影矢量

流線加工 按照曲面的趨勢產(chǎn)生刀軌

曲面輪廓銑 使用輪廓驅動方式

多層切屑變軸銑 適當條件下可以 采用它來開粗

多層切屑變軸銑（雙四軸驅動）邊界

多層切屑變軸銑（雙四軸驅動）曲面

固定軸曲面輪廓銑 投影矢量（驅動的投影方向）刀軸（刀具方向）

等高變軸銑(新功能)順序銑削

第四節(jié) 案例1五軸幾何體9種驅動方法的詳細講解和各參數(shù)設置 180min 曲線/點驅動方法加工3D刻字、3D流道

螺旋式、邊界加工

曲面加工(重點)曲面必須連續(xù) 曲面UV方向一致 輔助面驅動 流線加工（常用）

刀軌、徑向切削、外形輪廓加工、用戶自定義

第五節(jié) 案例2五軸加工13種刀軸方向的控制和復雜零件軸向的判定 80min 遠離直線、朝向直線、遠離點、朝向點、相對于矢量、（前傾角、后傾角）垂直于部件、相對于部件

插補矢量、插補角度至部件、插補矢量至驅動、（前傾角、后傾角）

優(yōu)化后驅動、垂直于驅動體、側刃驅動體、相對于驅動體（前傾角、后傾角）

第六節(jié) 案例3五軸加工8種投影矢量使用方法和用途以及與刀軸方向的區(qū)別 31min 刀軸

指定矢量

遠離點和朝向點

遠離直線和朝向直線

垂直與驅動和朝向驅動體

投影矢量和刀軸方向的區(qū)別：

投影矢量：使驅動體采用一定的矢量方向投影到部件表面產(chǎn)生的軌跡

刀軸方向：控制刀具在加工中刀具的傾斜或固定方向的

第七節(jié) 案例4 UG7.5新增功能在實際生產(chǎn)加工的使用 87min

1.五軸等高：側傾角

2.五軸外形輪廓銑削：輪廓加工、加工倒扣側壁、清根、輔助面加工

3.五軸順序銑加工：驅動、部件、檢查體、近側、遠端側、驅動面移動方向、刀軸矢量方向

第三周 講解典型零件的程序制作 并結合你公司所要加工的零件

第八節(jié) 入門1（煙灰缸五軸加工案例B+C）120min

1.2.3.4.五軸合精加工，開粗盡量采用三軸，或3+1開粗

二次開粗（清角）3+2，注意刀軸矢量方向及其靈活運用

復雜曲面采用邊界加工的思路，邊界的制作方法

曲面加工驅動，UV方向的判定，投影矢量和刀軸方向

第九節(jié) 入門2（獎杯五軸加工案例B+C）350min

1.2.3.4.5.分析倒扣，確定加工方案B+C

抽取最大外形，做片體以便加工使用,減少重復刀軌

補實體避免倒扣位置，復雜圖形簡單化，減少提刀

曲面驅動五軸加工地面，考慮刀軸方向，刀具過且，刀座碰撞

曲面百分比的靈活運用，1.縮短驅動曲面（負值），避免過且撞刀，減少提刀，2.延伸曲面驅動（正值），避免第一刀接觸部件，減輕刀具切入時受力

6.曲面驅動進行光面精加工，曲面驅動UV方向分析，修改、簡化以符合曲面加工的UV方向！

7.過切檢查，檢查刀具夾持碰撞，紅色刀軌為過切位置（重要），做出一個列表信息，提示刀軌：刀軌名稱、對應的刀軌過切運動、對應的刀具夾持器碰撞

8.干涉不代表刀具路徑不能加工，刀軌確認中紅色為過切

9.刀軸方向采用遠離點，點離到軸越近，刀軸傾斜角度越大，控制刀具傾斜角度避免刀具夾持器的碰撞

10.五軸兩種不同刻字，采用三軸半字體加工，字體負余量加工

第十節(jié) 提高1（印章五軸加工案例BC）210min

1.分析零件結構特征，確定裝夾方向及其加工工藝

2.對稱圖形可以采用變換刀軌的方法，注意兩開粗刀軌之間相接位置的殘料

3.給刀具裝配夾持器及其夾持器參數(shù)的修改，五軸加工刀具夾持器碰撞的驗證

4.面對復雜且UV方向不一致曲面加工，做輔助片體，采用其做驅動面產(chǎn)生驅動，然后通過合適的投影方向投影到部件上產(chǎn)生合理的刀路軌跡

5.面對破面產(chǎn)品五軸加工應對的幾種方案，參數(shù)刀路后的正確判斷與驗證

6.對于兩曲面銜接處的加工方法：1.采用曲面百分比控制，2.采用曲線驅動命令實現(xiàn)兩曲面銜接處的加工（重點）

7.面對曲面加工的一些盲區(qū)，采用曲面驅動體的加工方向后曲面百分比來彌補這些缺陷

9.面對棱角面，精加工必須逐個分開加工，以保證產(chǎn)品的線條流暢沒關

10.對于產(chǎn)品上大小相同，布局有一定規(guī)律的曲面，我們可以采用刀軌變換實現(xiàn)多個加工，簡單快捷！

第十一節(jié) 提高2（模型茄子五軸加工案例B+C）150mion

1.特殊圖形加工的定位，考慮外觀及其加工中外在因素，比如變形、夾刀，刀長等問題

2.五軸開粗的思路與詳細操作步驟

3.控制刀具矢量方向，達到控制刀具夾持器與工作臺的避讓

4.五軸點線加工驅動的清方式及其思路

第十二節(jié) 提高3（玩具槍加五軸加工案例A+C）150min

1.2.3.4.5.6.分析結構特點制作毛胚，設定坐標系位置，考慮補刀點

分析產(chǎn)品的裝夾位置，合理、避免刀具夾持器相撞

復雜曲面驅動的設置和選擇

特殊機構位置的加工思路

做輔助面產(chǎn)生曲面，實現(xiàn)曲面加工

控制曲面區(qū)域：設置檢查面、曲面百分比

第十三節(jié) 提高4（玩具豬頭五軸加工案例B+C）210min

1.2.3.4.5.第十四節(jié) 經(jīng)典1風葉片五軸加工案例B+C 150min

1.2.3.4.5.6.7.葉片加工工藝，分析哪些屬于那道工序

考慮到葉片變形，開粗預留量、分兩次完成精加工，刀軌變換：鏡像、旋轉

制作局部毛培，加工倒扣外置，注意刀具的矢量方向

側刃驅動靈活使用, 側刃角角度的控制和夾持器的避讓

手工制作流線加工操作步驟及其注意事項

五軸產(chǎn)品加工實體仿真操作方法 分析產(chǎn)品結構，確定加工方案

曲面UV方向你不一致如何加工、刀具夾持器與工作臺的碰撞

清角位置的處理，采用5軸清角加工（重點）

相對驅動體的使用（側傾角），避免碰撞

五軸機床的類型詳細介紹及其加工特點

第十五節(jié) 經(jīng)典2（人體模型五軸加工案例B+C）120min

1.2.3.4.5.6.7.第十六節(jié) 經(jīng)典3渦輪（多葉片）五軸加工案例（重點）120min

1.渦輪加工環(huán)境：

在要創(chuàng)建的 CAM 設置組→選擇mill_multi_blade。

復雜曲面的驅動面的選擇與設定

對于狹窄位置的清角思路，及其球刀清角的參數(shù)設定

流線加工和刀軸的避讓問題

采用五軸鏡像線驅動清角的方法和刀軸的矢量方向

采用局部投影驅動，達到局部加工

曲面驅動曲面百分比延伸刀軌和縮短刀軌

人體模型五軸仿真加工操作方法

1.UG7.5渦輪加工新操作及其驅動幾何體介紹：

葉轂幾何體必須能夠繞部件軸旋轉

包覆幾何體必須能夠繞部件軸旋轉，覆蓋整個葉片

主葉片的壁，葉片幾何體不包括頂（包覆）面或圓角面

葉跟圓角，定義主葉片與葉轂相連的圓角區(qū)域

分流葉片幾何體，定義位于主葉片之間的較小葉片。

檢查面

前緣和后緣

3.包裹幾何體：

a.可由主葉片的頂面組成。

b.可由車削幾何體的適當?shù)拿娼M成。

c.由于要驅動切削層的模式，因此它必須光順。

d.可包含在“部件”幾何體內(nèi)，但不建議采用這種形式。如果使用了車削幾何體，指定“部件”幾何體時不要選擇“包覆”幾何體。

4.葉轂具備的特征：

a.必須至少在葉片的前緣和后緣之間延伸。

b.可延伸超出葉片的前緣或后緣。

c.必須能夠繞部件的旋轉軸回轉。

d.可以是單一曲面或一組曲面

e.可環(huán)繞葉輪，或僅覆蓋葉輪的一部分

5.葉片具備的特征：

a.含頂面或圓角面。

b.跨越至葉轂。

c.入葉轂下方。

d.葉片和葉轂之間留出縫隙。如果部件不包含圓角，葉轂和葉片之間的縫隙不得大于刀具半徑。

e.包含延伸至葉片以外的面。.分流葉片幾何體有以下特性：

a.壁面和圓角面。

b.于選定主葉片的右側。

c.含最多五個分流葉片。即使多個分流葉片的幾何體相同，每個分流葉片也必須單獨進行定義。必須為每個分流葉片創(chuàng)建新集，并按照從左至右的順序指定多個分流葉片。

7.葉根圓角幾何體

8.多葉片檢查幾何體有以下特性：

a.有被實例化。要包含附加于多葉片或分流葉片的所有面或體，必須單個選擇每個面或體。

b.包含定義的葉片、葉根圓角、葉轂或分流葉片。

如果刀具側傾幅度足以碰撞，定義的幾何體以外的葉片，則必須選擇該葉片為“檢查”幾何體。

9.渦輪（多葉片）五軸加工驅動操作

1.多葉片開粗

2.精加工葉轂

3.精加工葉片

4.精加工葉片圓角

10.渦輪五軸加工刀軌變換

第十七節(jié) 經(jīng)典4風葉（多葉片）五軸加工案例）120min

1.五軸開粗（重點），計算刀具半徑、葉片余量，制作加工曲面驅動，刀軌過切與夾持器碰撞等問題的分析和避讓

2.分析原曲面UV方向，修剪做網(wǎng)格曲面，改變原來的UV曲面的方向，做驅動面加工

3.曲面加工的刀軌軌跡嚴格按照曲面UV曲線方向產(chǎn)生，控制曲面驅動的UV方向，從而得到合理的刀路軌跡

4.采用UG7.5新驅動渦輪多葉片驅動加工風葉思路和具體操作

第十八節(jié) 實戰(zhàn) 1維納斯模型五軸加工案例A+C 300min

1.調整產(chǎn)品基準，以便3+1定軸開粗，分析定軸加工的方向

2.設置加工坐標，確定加工軸向方向,做檢查面控制刀軌

3.采用3D，進行殘料清角加工

4.采用清跟驅動（參考刀具）, 顯示殘料3D，另存為prt，導入原圖檔，作為清跟毛坯加工

5.采用曲面驅動加工，曲面百分比的控制，刀軌投影，刀軸的方向

6.UG7.5新功能通過顏色顯示殘料厚度

7.制作UV曲線方向一致的曲面做驅動面，從而達到我們所需要的刀軌

第十九節(jié)實戰(zhàn)2渦輪（分流葉片）五軸加工案例A+C 210min

1.渦輪（分流葉片）的加工思路

2.多軸開粗具體操作方法：做曲面驅動、設置刀軸方向、偏置刀軌

做曲面驅動：改變原有曲面的UV曲線方向，控制刀軌路徑

設置刀軸方向：避免刀具與部件的碰撞和過切運動

偏置刀軌：實現(xiàn)5軸粗加工操作

1.五軸局部開粗的方法，葉片余量的的計算

1.分流葉片的加工思路,采用插補矢量，相對于驅動、側傾角、側刃驅動

2.仿真操作

第五周 機床仿真、五軸后處理的使用及其贈送數(shù)富五軸工廠使用后處理

第二十節(jié) 五軸程序的機床仿真五軸后處理

1.五軸程序的機床仿真：雙轉主軸頭、雙轉工作臺、一轉一擺

2.如何添加自己的后處理，路徑：D:UG7.5MACHresourcepostprocessor 3.五軸后處理詳細操作及其講解

4.五軸后處理修改

第一步：進入UG7.5后處理構造器

.def.tcl.pui 文件

第二步：打開我們要修改的程序→描述你的后處理（英文）→此區(qū)域 Inches 英制單位 Millimeters 公制設定→軸選項 3-軸 4-軸 或5軸→機床類型設定 Generic 通用的、Library 瀏覽自帶機床、User’s 用戶自定義→單擊OK 第三步：yesno所輸出是否記錄選項（圓弧形式、直線形式）→設置行程（左邊為機床行程數(shù)據(jù) 右邊為機床原點數(shù)據(jù)）→精度、G00速度（左邊為機床精度小數(shù)公差、右邊為機床快速進給G00最大速度）→其余默認然后進入下一頁面ok 第四步：修改程序頭 程序尾 中間換刀程序銜接 道具號

第四步：修后修改鉆孔一些參數(shù)

5.制作自己的五軸后處理

第一步：新建后置文件確定機床的類型、公/英制、第二步：設定軸的極限、軸向定義。

第三步：設定程序開始部分、刀軌移動部分、程序結束部分。

6.UG7.5常出現(xiàn)的三大問題：

問題一：

“笫一種情況ug7.5安裝完 打開ug7.5出現(xiàn)如下壯態(tài)

顯示如下NX License Error:Invaild(inconsistent)license key or signature.The license key/signature and data for the feature do not match也有時顯示:NX 許可證錯誤：NX 要求正確配置環(huán)境變量UGS_LICENSE_SERVER?？蓪⑵湓O置為 NX 許可證服務器的值 port@hostname，或者將其設置為直接指向許可證文件。默認情況下，其格式為 28000@serverName。

解決方法

1、雙擊launch.exe打開安裝界面，選擇第二項“install license server”安裝，在選擇語言時選中文；安裝過程中提示你尋找license文件，使用瀏覽（browse）來找你安裝文件中的MAGNiTUDE文件夾下的nx6.lic文件就可以，不用改里面的計算機名，系統(tǒng)安裝自動會生成。繼續(xù)直到結束，目錄路徑不要改變，默認就行。

2、運行安裝頁面第三項“install NX”進行主程序安裝。直接下一步，選擇典型安裝，下一步選擇語言（選中文，當然英文也行），安裝路徑可以更改。直到完成推出。

3、打開MAFGNiTUDE文件，把UGS|NX6.0文件夾下的文件復制到安裝好的目錄NX6.0下，覆蓋。就OK了！

問題二：

UG7.5安裝后啟動ug后出現(xiàn)：

NX Inutualzation Error Initialization error-NX license Error: The license server has not been started yet, or UGII_LICENSE_FILE is set to the wrong port@host.[-15] 解決方法

產(chǎn)生此種錯誤的原因在ug服務器上面解決方法：在確定。lic文件修改真確的情況下，把服務重新啟動就可以了。或者重新安裝nxflexlm060（60ugslicensing010）

問題三：

安裝后啟動UG7.5后出現(xiàn)Initialization error-UGII_TMP_DIR was set to a directory with an invalid(non-ASCII)character 解決方法

這句話意思就是說初始值UGII_TMP_DIR放在了中文目錄下，產(chǎn)生此種結果的原因就是系統(tǒng)的變量問題解決方法如下：修改環(huán)境變量：右鍵我的電腦----屬性----高級----環(huán)境變量

笫四種情況安裝后 啟動ug后出現(xiàn)Runtime Error!program:UGSNX 4.0UGIIugraf.exe This application has requested the Runtime to terinate it in an unususl way.Please contact the application's support team for more information 解決方法：

許可證服務器是否正確XP與ug不兼容，要求卸載IE7.0,或換成低版本的就可以了。（或者 UGII文件夾下的psapi.dll文件刪除 大家試試”

三軸編程薪資高？如今已經(jīng)不見了。

多軸加工潛力大，指點江山看明朝！

相關教程：UG四軸加工教程

第三篇：數(shù)控五軸加工實驗感想

數(shù)控五軸加工實驗感想

數(shù)控五軸加工實驗早已結束，回頭看看卻收獲頗多。不僅是我對數(shù)控機床的認識更加深刻，而且還學到了很多數(shù)控方面的專業(yè)知識，像Mastercam編程軟件、數(shù)控機床的硬件裝置等。尤其是最后我們對于機床的實際操作，使我對數(shù)控知識的理解有了很大的改變，對數(shù)控機床的認識不再那么感性，有了很理性的認識。整個實驗，十分注重動手能力，對我們的實踐能力的提高大有幫助。

在五軸加工實驗之前, 徐老師帶領我們參觀了實驗數(shù)控機床，重點給我們講解數(shù)控機床的知識，并演示了數(shù)控機床的操作。我們所用的機床是雙轉臺固定車身式五軸聯(lián)動數(shù)控機床，機床的數(shù)控系統(tǒng)是西門子840D，程序傳輸介質時U盤，五軸分別是X、Y、Z、A、B。徐老師先講解了機床的總體布局，以及面板的各個旋鈕、按鍵在機床加工中的作用。首先正確啟動機床進入操作界面，初步了解數(shù)控操作系統(tǒng)各個參數(shù)的意義，以及不同硬件模式下所允許的各種操作，比如修改系統(tǒng)參數(shù)時只能在MDI方式下，編輯程序時需要在EDIT狀態(tài)下等。參觀實驗機床之后，徐老師帶領我們參觀了實驗室的各種不同型號的機床,并進行了詳細的講解,以前在大學工廠實習時我也接觸過一些機床，不過那都是一些很普通的機床，這次可是開了眼界，可參觀結束之后心里卻很難受，在我們國家那些所謂的很先進加工精度很高的機床原來大多數(shù)都是國外淘汰了以高價賣給我們國家的，也就是我們國家的機床技術落后人家十幾年甚至更多，作為當代的研究生，對于這些我深感危機，深刻感到我們肩上的重擔。

參觀之后，我們就要實踐了，數(shù)控程序的編制和機床的實際操作，經(jīng)過小組討論沒，我們決定加工發(fā)動機葉片模型。數(shù)控機床加工程序的編制采用的是自動編程，我們只需要用Mastercam軟件做出自己的3D模型，然后根據(jù)實際需要，選擇不同的刀具及加工方式，編輯加工路徑，然后運行，軟件自動生成所需要的NC文件，即數(shù)控加工程序。剛開始學習Mastercam 軟件時，曾經(jīng)學習過Solidworks三維軟件，所以Mastercam三維造型部分的學習比較容易，只需要稍稍適應Mastercam的操作界面及各個快捷鍵即可。接下來就是自動生成數(shù)控加工程序的操作，其實生成數(shù)控程序看起來簡單，其實也是需要一定的專業(yè)知識的，因為每個數(shù)控系統(tǒng)能識別的數(shù)控代碼不一樣，所以根據(jù)軟件生成的數(shù)控程序也是有一定差異的，對于生的程序要根據(jù)相應的加工機床進行修改。我們所用的程序傳輸介質是U盤，只要把相應的數(shù)控程序用程序介質考到機床里即可。為了防止機床操作系統(tǒng)中毒，我們把程序都拷到徐老師的U盤里在輸送到數(shù)控系統(tǒng)中。接下來的就是加工過程中的實際操作，像設定絕對坐標系、工件坐標系，對刀等操作。在這期間，也出現(xiàn)了很多錯誤，像，主要是由于我們經(jīng)驗不足，考慮不周，這也暴露出我們分析問題時缺乏系統(tǒng)思維，對問題估計不足。

在這次五軸加工的實驗過程中，我們遇到的最大問題就是在刀具路徑生成后總是發(fā)現(xiàn)刀具旋轉軸與實現(xiàn)預設旋轉軸不一致，檢查很多次也沒找到問題，即使重新建模也沒有解決，后來經(jīng)過老師的悉心指導才發(fā)現(xiàn)是在建模是由于選擇了右視圖作為建模視角，因此才導致旋轉軸不是按照X軸旋轉。這給我感觸很深，使我意識到了實踐經(jīng)驗真的很重要，只靠專業(yè)知識，而沒有理論聯(lián)系實踐是不行的。最后加工出的葉片，其厚度與設計有一定的誤差，經(jīng)過我們分析可能的原因是：葉片再建模時由于毛坯尺寸大于實際毛坯尺寸，因此在加工時空加工了一段時間，為了消除這段空加工，就在加工程序中修改了起始點，但是在后續(xù)的加工中依然是使用原始設計的進給，因此導致加工出來的葉片比設計的要薄。

這次的數(shù)控實驗真的使我受益匪淺，使我對數(shù)控機床的理解不再停留在感性認識，又有了理性認識。以前在普通機床上加工零件時，都是先由工藝人員按照設計圖樣事先制訂好零件的加工工藝規(guī)程。在工藝規(guī)程中制訂出零件的加工工序、切削用量、機床的規(guī)格及刀具、夾具等內(nèi)容。操作人員按工藝規(guī)程的各個步驟操作機床，加工出圖樣給定的零件，零件的加工過程是由人來完成。而數(shù)控機床則是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質上，然后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。不僅節(jié)約時間而且加工精度還高。

通過這次實驗我學到了很多，我們學知識不要只停留在理論上，只有聯(lián)系實踐才能更加深刻；團隊之間的合作很重要。最后要真誠的感謝徐老師的悉心教導。

第四篇：五軸加工中心考察報告

五軸加工中心考察報告

為了提高數(shù)控技術專業(yè)人才培養(yǎng)的水平，也為了更好的滿足集團公司高技能培訓的需要，機電工程系五軸加工中心的采購計劃（載集團公司撥付的2000萬計劃內(nèi)）。在項目的評估（審核）過程中，集團公司規(guī)劃部提出了?優(yōu)先考慮國產(chǎn)設備?的要求，并推薦了南京四開電子企業(yè)有限公司（以下簡稱為南京四開）的產(chǎn)品SK12160。為了確保投資的效益和效果，充分體現(xiàn)?精益辦學?指導思想，特由李冬松、劉永久、王煒罡三名同志于4月7日-4月10日，通過‘北京國際機床展’對目標設備及潛在供應商進行了考察，通過考察主要掌握的信息包括：目標設備的功能和基本結構，目標設備的規(guī)格、性能、技術參數(shù)，目標設備的商品化的程度和在?一汽集團?的應用情況，潛在供應商的制造水平和資質。

詳細情況匯報如下：

一、目標設備的功能和基本結構：RTCP、RPCP、空間斜面預

置等功能均為目前主流五軸加工中心的必備功能，也是常用功能。但據(jù)南京四開公司的技術人員介紹此類功能無法在手工編程中使用，也就是說機床未內(nèi)置上述功能。從機床的結構上看由于SK12160的C軸轉臺是以附件形式安裝在工作臺面上的（并以螺栓進行連接），而主流五軸加工中心的工作臺則是一體結構。由于結構上的原因，前者的精度保持性要明顯要差于后者。

結論：由于常用的五軸聯(lián)動功能的缺失，因此無法滿足

培訓和教學的需要，而且精度的保持性的好壞直接影響

未來開出實訓（培訓）課程的質量和數(shù)量。

二、目標設備的規(guī)格、性能、技術參數(shù)：在規(guī)格上南京四開的SK12160（1600×1200×1000）與其他主流設備(700

×500×500)相比要大一些，但受C軸轉臺規(guī)格的限制,因此在進行五軸聯(lián)動加工時實際行程會受影響。性能指

標上不同設備的定位精度差距較大，主流五軸加工設備的定位精度為0.004-0.006，而SK12160的定位精度為

0.01（三軸）、0.015（五軸）。其他技術參數(shù)的差異對

教學和培訓影響不大。

在實訓或培訓教學的過程中，加工精度的不足限制了對

于復雜精密實例的引用。

三、目標設備的商品化的程度和在?一汽集團?的應用情況：

南京四開的SK12160機床目前只有三臺售出，因此產(chǎn)品的成熟程度有待于進一步驗證。目前一汽集團現(xiàn)有的五

軸數(shù)控加工中心均為國外（德國、日本、意大利）進口的產(chǎn)品，因此從培訓與崗位需求的對應性上來說，小規(guī)

格的進口設備更有優(yōu)勢。

四、潛在供應商的資質：德馬吉（德國企業(yè)、一汽采購平臺

供應商）、森精機（日本企業(yè)）、菲迪亞（意大利企業(yè)、）

上述主流加工中心主要指：

NMV5000DCG由森精機生產(chǎn)的車銑符合五軸高速加工中心DMCmonoBLOCK400 由德馬吉生產(chǎn)的高速五軸加工中心

SK12160 南京四開電子企業(yè)有限公司生產(chǎn)的五軸加工中心

第五篇：實驗五軸加工中心

實驗五軸加工中心

實驗五軸加工中心顧名思義就是用于實驗用的一種五軸加工中心也叫數(shù)控機床，可以是教學實驗室，可以是企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品中心等。

現(xiàn)在在高校實訓室慢慢被接受的一種實驗設備---數(shù)控機床，特別是五軸機床，可以異性加工。

隨著工業(yè)技術更新速度的加快，數(shù)控技術在現(xiàn)代工業(yè)中的應用越來越廣泛，對數(shù)控技術應用型人才的需求不斷增加。特別是能完成五軸加工等一些數(shù)控專業(yè)應用人才的需求十分緊迫。星輝數(shù)控設計研發(fā)和制造的E8 小型龍門五軸加工中心，占地面積小，系統(tǒng)易操作，非常靈活，設備可以五軸聯(lián)動，針對三維加工及研究很有幫助，提供給廣大大專院校、職業(yè)學校、創(chuàng)客和DIY愛好者實驗使用。

在職業(yè)技術院校中，基于教學型五軸聯(lián)動機床的教學模式，學習者不僅能夠建設性地投入到課程中，而且有助于將知識轉換為實踐，進而不斷提高實踐能力。通過在教學中的實踐，收到很好的效果。

為什么要使用五軸聯(lián)動機床來加工呢？因為零件的形狀很不規(guī)則需要從多方位去計算其運行坐標軌跡，所以通常用人工編程方式就完成不了程序的編制工作，這個時候就要借助于計算機軟件編程了，也就是通過軟件來人工繪制加工零件圖形，然后讓軟件自動生成加工程序再輸入進控制系統(tǒng)進行加工的，這是五軸數(shù)控機床的優(yōu)勢，也是發(fā)展的需要。