【正文】 擦，在刀刃上產(chǎn) 生大量熱，所以 在逆銑中產(chǎn)生的熱量比在順銑時多很多，徑向力也大大增加。 2 保持恒定的金屬去除率 高速切削加工適于淺的切深，高切削速度和恒定負荷 ,來充分發(fā)揮高速 機床和刀具的切削效率。不僅能夠刀具加工負荷得穩(wěn)定 性，而且能夠提高表面加工質(zhì)量。刀具軸線的突變會影響刀具的切削性能，嚴重時會 造成加工零件的過切。 5 刀具軌跡驅(qū)動方式 適合高速加工的刀具軌跡有螺旋線，擺線等多種方式，其目的是保證刀具 所受載荷的穩(wěn)定性，盡可能地保證刀具在恒載荷狀態(tài)下切削，避免刀具的急劇 轉(zhuǎn)向。其中最重要的是保證刀具軌跡 路徑的連續(xù)性和減少突然變向。用高速切削加工方式替代 傳統(tǒng)加工方式加工硬度高的材料 如模具 ，可以省去電火花加工和鉗工修磨 等工序，提高了加工的生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，縮短了加工研制周期。 3． 5 本章小結(jié) 本章分析了五軸數(shù)控加工應用中的若干關(guān)鍵因素，其中包括了編程方 法，工藝分析，刀具的驅(qū)動及選擇，數(shù)控加工的誤差分析，同時分析了影響高 速切削加工的關(guān)鍵要素，從 CAD 模型、加工機床、加工軌跡策略等方面闡述了 高速加工實施過程中的特殊要求。 第 4 章五軸聯(lián)動數(shù)控加工后置處理程序開發(fā) 4． 1 后置處理程序的概念 后處理程序是一個用來處理由 CAM 或 APT 系統(tǒng)產(chǎn)生的刀具軌跡文件的應 用 程序【 18】。 五軸后處理程序開發(fā)的兩種方法 心位置編程處理 五軸數(shù)控加工復雜曲面過程中，在得到刀具軌跡文件后，還要確定加工機 床的結(jié)構(gòu)類型和刀具中心到旋轉(zhuǎn)軸中心的距離，即轉(zhuǎn)軸距離 pivot distance ， 跟據(jù)轉(zhuǎn)軸距離和坐標轉(zhuǎn)動值來計算出 X、 Y、 Z 的直線坐標補償，以確認刀具中 心處于所期望的位置。刀具的長度變化要求重新開發(fā)后處理程序以及處理刀具軌跡得到 新的加工程序。 4． 2． 2 旋轉(zhuǎn)軸中心 編程處理 RTCP Rotation Tool Centre 五坐標機床數(shù)控加工編程后處理時，常用 RTcP 功能對機床的后處理加以簡 化。轉(zhuǎn)動軸坐標的每一個運 動都會被 XYZ 坐標的一個直線位移所補償，以確定刀具處在要求的位置上．因 此，對于傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)而言，一個或多個轉(zhuǎn)動坐標的運動會引起刀具中心的 位移；而對于旋轉(zhuǎn)軸中心編程處理時，是坐標旋轉(zhuǎn)中心的位移，保持刀具中心 始終處于要求的位置上。該距離是獨立于編程的，是在執(zhí)行程序前由顯示終端輸入的， 與程序無關(guān)。該后處理方法基于 控制軟件的設(shè)置，通常作為選配項，用戶可以根據(jù)自己的需要決定是否購買 4． 3 五軸機床雙擺頭軸的零點標定和結(jié)構(gòu)誤差的標定 五軸機床各運動軸之間的位簧關(guān)系理論上是相互平行或正交，但在實際的 制造過程裝配過程中，各運動軸位置關(guān)系總是存在著一定的誤差，如何 測量計 算其相互的位置誤差，以期在后處理過程中加以補償，是保證五軸數(shù)控加工精 度的一個主要方面，本節(jié)對本項目中研發(fā)的雙擺頭數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)誤差進行測 量標定，為后續(xù)正確的后置處理奠定了條件。 實驗步驟： 4． 3． 1 B 軸的零點標定 定義 B 軸零點為刀具垂直于機床工作臺面的位置。 4 移動機床 Z 軸坐標檢驗千分表指針的變化 5 若變化較大，則根據(jù)千分表的變化情況相應移動 B 軸。由于測量手段的限制，一般工廠 實踐認為：在 100mm 內(nèi)，千分表跳動量為 5um 可認為滿足要求。 1 將球頭立銑刀裝卡到主軸刀柄上，千分表固定在工作臺表面 2 上述標定的基礎(chǔ)上，使 B 軸處于零點位置 3 移動 C 軸，使 B 軸軸線近似平行于重合于 Y 軸導軌 4 移動機床 X， Y, Z 壓上千分表探針達到十到二十微米 5 移動機床 Y 軸坐標檢驗千分表指針的變化 6 如上所述，移動 C 使 Y 軸移動時，表真的變化在可接受的范圍。 1）將銑刀裝卡到主軸刀柄上，臺鉗固定在機床工作面上，代木固 定在臺鉗上，注意刀具的長度和機床的行程。 30，177。 利用其畫圖數(shù)據(jù)的參數(shù)驅(qū)動化，可以約束各線段相等，通過定義其到坐標 軸的距離，可以自動計算 B 軸和 C 軸 軸線的相互位置和轉(zhuǎn)軸到刀尖的距離。在 Pro／ E 中畫圖如下 2 將 B 軸旋轉(zhuǎn)時，刀具中心 Y 坐標設(shè)定為刀具中心到轉(zhuǎn)軸 Y 軸的距離。 本節(jié)正是利用了參數(shù)驅(qū)動來自動計算所求要素。結(jié)果如下圖。刀尖到轉(zhuǎn) 軸之間的距離為該距離加工球頭銑刀的半徑。作為 B， c 兩軸的距 離 d 和刀具中心到轉(zhuǎn)軸的距離 D。計 算 B 軸不同位置時 D 和 d．結(jié)果如下表 4． 2： 表 4． 2 轉(zhuǎn)軸偏差與轉(zhuǎn)軸距離圖 該方法可以測量所求的距離 D 和 d，根據(jù)算術(shù)平均值，可得 D 314． 478mm， d O． 728mm。 2：該計算結(jié)果顯示： B 軸轉(zhuǎn)動方向不同時， d 計算結(jié)果差別較大，初步分 析是該傳動裝置傳動誤差較大，應采取適當措施。 4：在標定機床雙擺頭零點時， 由于條件所限，利用立銑刀的母線來校正， 其測量距離較短，精確度較低，建議采用標準芯棒作為測量標準。零點的標定的誤差對以后 的數(shù)據(jù)處理有著顯著的影響。在實際研究，設(shè)計和生產(chǎn)過程中有顯著的 意義。 第 5 章五軸數(shù)控編程實例 5． 1 多軸數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)模型 五軸聯(lián)動機床一般由三個平動軸加上兩個回轉(zhuǎn)軸組成，根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸具體結(jié) 構(gòu)的不同可分為三種形式：刀具雙擺動、工作臺雙旋轉(zhuǎn)和刀具擺動加工作臺旋 轉(zhuǎn)。由于刀具雙擺動的五軸機床具有定工作臺，動軸的特點，能夠加工大 型復雜曲 面的零件，而且容易實現(xiàn)優(yōu)良的高速性能，本文以此類機床為對象， 建立結(jié)構(gòu)模型如下圖 5． 1： 圖 5． 1 五軸機床模型結(jié)構(gòu)圖 刀具雙擺動機床的運動關(guān)系： 假定該機床的數(shù)學模型各運動軸處于相互正交或平行狀態(tài)，雙擺頭的兩軸 線垂直正交．不考慮機床零件制造裝配誤差，在理想情況下建立各坐標系關(guān)系 如圖 5． 2： 圖 5． 2 五軸機床坐標系 5． 2 五軸數(shù)控加工的 程序編制 五軸加工和三軸加工加工的本質(zhì)區(qū)別在于：在三軸加工情況下，刀具軸線 在工件坐標系中是固定的，總是平行于 Z 坐標軸：而五軸加工的情況下，刀具 軸線變化的。因此三軸加工的關(guān)鍵在于加工特征識 別和刀具路徑規(guī)劃．而五軸加工的關(guān)鍵在于刀具姿態(tài)優(yōu)化【 3l】。評定刀位軌跡優(yōu)劣的要素為刀位軌跡的長度和刀軸的方向變化。 驅(qū)動方法通常由點，線，面等三種方式，其選擇原則是盡量使刀具軸線變化平 穩(wěn)，以保持切削載荷穩(wěn)定。其 中，刀具和工件的影響最為明顯．在加工對象確定的情況下，根據(jù)工件形狀、 大小和切削性能等特點，選擇合適的刀具材料、直徑等各項參數(shù)，進而確定切 削 速度，機床轉(zhuǎn)速，刀具切深等參數(shù)。 5． 3 本章小結(jié) 通過對五軸機床各軸坐標系統(tǒng)定義和關(guān)系轉(zhuǎn)換 ,研究了進行五軸加工數(shù)控 編程的主要問題。 第 6 章總結(jié)展望 由于客觀條件和時問的限制，本課題 的工作還有以下問題有待完善。 數(shù)控編程中的參數(shù)設(shè)定是根據(jù)實際加工經(jīng)驗和計算設(shè)定的，其走刀軌跡的 設(shè)定是參考高速加工技術(shù)的特點采用的。 2 五軸數(shù)控加工編程的優(yōu)化 五軸數(shù)控加工是一個復雜的過程，其中生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量是一對矛盾。另外。 感謝一直在背后默默支持我的父母兄姐和朋友。 感謝百忙中為本文審稿的專家和學者們。芳憶湘，張嘉鈺等．計算機輔助設(shè)計基礎(chǔ)及應用．北京： 清華大學出版社， 2020 2 張瑞豐等編． 精通 MATLAB 6． 5．北京： 中國水利 水電出版社， 2020 3 張鵬，張巍，李學仁．基于 Matlab Runtime serve 的應用與開發(fā)．北京： 微計算機信息． 2020， 9― 1： 28 卜 282 4 周濟，周艷紅編著 ．數(shù)控加工技術(shù)．北京：國防工業(yè)出版社， 2020 5 任秉銀唐余勇編著．數(shù)控加工中的幾何建模理論及其應用．哈爾濱：哈爾 濱工業(yè)大學出版社， 2020 ， 6[美 ]unigraphics solutions 著．多軸銑制造過程培訓教程 [M]．北京：清華大 學出版社， 2020 7 郭培全，王紅巖． 數(shù)控機床編程與應用．北京：機械工業(yè)出版社， 2020 8 高風英．數(shù)控機床編程與操作．南京：東南大學出版社， 2020 9 陳惠賢姚運萍．數(shù)控加工復雜曲面的誤差分析和補償．北京：新 技術(shù)藝， 2020． 9： 34― 36 lO 孫江宏，陳秀梅． PRO／ ENGINEER2020 數(shù)控加工教程．北京：清華大學出版社． 2020 l ll 唐一平．先進制造技術(shù) 英文版 ．西安：西安交通大學出版社． 2020 2 12 王玉新．數(shù)字化設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社． 2020 3 13 柳迎春，簡琦昭． PRO／ ENGINEER200l 中文版自由曲面與行為建模．北 京：清華大學出版社． 2020 9 14 范欽武．模具數(shù)控加工技術(shù)及應用．北京：化學工業(yè)出版社． 2020 5 15 周宏甫．數(shù)控技術(shù)．廣州：華南理工大學出版社． 2020 9 16 張建民．機電一體化系統(tǒng)設(shè)計．北京：高等教育出版社． 200l 8 17 張伯霖，楊慶東，陳長年．高速切削技術(shù)及應用．北京：機械工業(yè)出版社。 5 20 紅．自由曲面三坐標加工走刀步長的確定．武 漢：華中理工大學學 報． 1998 8 21 蘭，周艷紅，周濟．復雜形狀區(qū)域行切加工刀具軌跡生成．貴州：機 械與電子． 1996 4 2