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1、五轴航空铣练习文档 叶轮叶轮 目的: 通过五轴航空铣对叶轮加工，熟悉了解整体叶轮的加工原理；熟悉掌握单个叶 片铣削策略以及分析判断并解决编程中所出现的问题。 第一步第一步: 叶片形面铣削叶片形面铣削 刀具几何类型： 锥形环形刀 定义刀具尺寸为： 直径 3mm / 拐角半径 0.5mm / 锥度 5 / 切削刃长度 30mm 夹头： 底部直径 顶部直径 圆锥高度 总体高度 刀柄 29 29 0 80 夹头号 1 64 64 0 16 1 曲面路径：2 曲线之间仿形铣曲线之间仿形铣 针对该叶轮单个叶片形面加工的解决方案2 曲线之间仿形铣 进而使刀具铣削范围控制在两曲线之间。 切削类型取决于切削数量
2、取决于切削数量，切削数量设置为 3 切削数量控制切削量，产生切削路径。 切削方式单一路径单一路径，定义单向加工顺时针顺时针 以上两个参数可根据工艺要求进行定义，当然同样也应考虑叶片具体形状 定义几何： 选取叶片外侧边缘作为第一第一曲线 (如下图第一曲线所示) 选取叶片内侧边缘作为第第 二二曲线 (如下图第 二曲线所示) 选取两叶片之间曲面为导动曲面导动曲面 (如下图导动曲面 所示) 以上三项为必选体素，是产生“代码”的基本要求 第一曲线：以空间的轮廓对曲面加工轨迹进行限制，使轨迹在限制区域 1 内进行加工； 第二曲线：以空间的轮廓对曲面加工轨迹进行限制，使轨迹在限制区域 2 内进行加工 导动曲
3、面：定义产品上被加工曲面对象； 2 (参考下一页图片) 定义刀轴控制： 刀轴倾斜方式定义为 根据切削方向倾斜根据切削方向倾斜 考虑到利用刀具侧刃进行加工，此时需要对刀轴矢量进行合理的控制，这里我们采用根据 切削方向倾斜，这样刀具沿着曲面形状的自然走向产生刀具路径，用这样的刀具路径加工出来 的零件更加光滑。 在切削方向倾斜角在切削方向倾斜角设置为 85 ，这主要是考虑到切削刀具的锥角（利用铣 刀的侧刃对空间的曲面进行加工，能大幅度提高曲面精加工效率） 3 第一曲线 第二曲线 导动曲面 注意上面的数值 85 ，他将使得机床在不停的旋转（观察机床 模拟）。这里所提到的旋转是由于干涉检查而产生的，当我
4、们 采用 80 或者是 88 的时候观察刀具变化以及机床模拟中机 床的变化，进行比较。 刀具锥角变换为 2.5 ，重新进行设置进而比较之间差异。 定义干涉检查： 定义第一干涉检查选项 选择导动曲面作为干涉检查曲面，系统会自动将被加工曲面作为干涉检查面。 这种情况的应用主要为了解决，扭曲导动面在被加工后与刀具发生干涉的现象。 定义第二干涉检查选项 再次选择两叶片之间曲面(#2)作为第二干涉检查曲面，刀具发生干涉将沿着 刀轴方向缩进。 沿着 刀轴方向缩进。 为了便于大家理解下面给出检查曲面定义 检查曲面：用于空间曲面加工时刀具干涉面的定义。 4 定义连刀： 在安全范围内定义连刀类型与 Z轴平行圆柱
5、设置半径100。由于通过 X0 Y0 Z0 点并且平行与 Z轴，所以刀路之间过渡方式将以半径为 100，轴线通过 0 点且平行与 Z轴的圆柱进行连接。 在第一进刀中选择使用进刀宏指令，在最后退刀点选择使用退刀宏指令， 进刀宏程序类型圆弧相切，圆弧扫掠与圆弧直径本别设置为 45 与 200。 通过以上设置可以对刀路轨迹的进刀、出刀进一步控制 5 检查曲面（2） 计算后结果： 对于进退刀具有相同的宏指令设置，那么在叶片加工的刀具路径中必然产生相 同的结果（每层都会相同）。 6 第二步第二步:加工中间区域加工中间区域 . 刀具几何类型： 球头刀 定义刀具尺寸为： 直径 3mm 夹头： 底部直径 顶部
6、直径 圆锥高度 总体高度 刀柄 3 6 1.5 23 夹头号 1 20 22 1 15 曲面路径：2 曲面之间仿形铣曲面之间仿形铣 切削方式Z型铣削，切削顺序由内向外 7 定义几何： 两叶片相对曲面分别定义为第一曲面与第二曲面 两叶片之间曲面定义为驱动曲面 定义刀轴控制： 刀轴将通过曲线倾斜通过曲线倾斜，曲线靠近类型为靠近点靠近点 在两叶片外边缘间建立倾斜曲线，引导刀路不碰撞的曲线，曲线的建立是 在顶端利用两叶片面的辅助面建立一条边缘曲线。(如图所示倾斜曲线) 8 驱动曲面 第二曲面 第一曲面 以空间的轮廓对曲面加工轨迹进行限制，使轨迹在限制区域内进行加工，进而 控制刀具的轨迹范围 定义干涉检
7、查： 选择刀具切削刃切削刃参与干涉检查，同样钩选导动曲面导动曲面、检查曲 面 检查曲 面，检查曲面分别为两叶片的内侧曲面（也就是前面我们提到的第一曲面， 第二曲面），当然必须再次选择两曲面。当钩选导动曲面后系统会自动选 择导动面做为检查面。 定义连刀： 定义第一进刀使用进刀宏指令使用进刀宏指令，定义最后退刀点使用退刀宏指令使用退刀宏指令 9 倾斜曲线 所有切片之间连刀都采用混合样条线混合样条线光滑连接。 进刀宏程序采用垂直切向半径圆弧扫掠 10 ，圆弧直径 2000，这样产生的进 刀与出刀轨迹近似于一条直线。 计算后结果： 10 11 相切宏指令 切片之间混合线条过渡 第三步第三步: 精加工中
8、刀轴的控制精加工中刀轴的控制 定义空间曲线是一种很好控制刀轴的方式，它可以让您定义的刀具路径很光顺 以及大大算短计算的时间。但是，定义空间曲线需要有非常丰富的实际加工经验、 需要熟悉 CAD指令以及需要了解 5轴航空铣所有相关功能 。 系统会自动计算刀具摆动方向以避免干涉碰撞的发生。 拷贝最后一个程序段，并改变下面参数选项： 控制刀轴倾斜方式为根据切削方向倾斜根据切削方向倾斜 定义测向倾斜沿曲面标准方向沿曲面标准方向 按照下图所示设置第一项干涉检查 选择导动曲面作为干涉检查面. 按照下图所示设置第一项干涉检查 定义刀具路径产生类型，公差设置为 1.6在这里预留 0.1的余量，也就是在做最后 清
9、根时加工的余量。 12 为了避免加工不到位情况的发生，我们使刀具路径在切入/切出的地方做 10mm的延伸，这样就可以避免这类情况的发生： . 计算该程序我们可以得到下面的结果： 第四步：基于精加工基础上粗开程序的刀路控制第四步：基于精加工基础上粗开程序的刀路控制 在精加工的基础上我们会很容易的利用毛坯分层建立粗加工程序。首先拷贝最 后一段程序，打开如下图所示的对话框进行粗加工铣削设置： 。 13 在开粗刀路中分别定义层数与间距进而定义加工刀路，这里的间距是两层之间 的 3D距离。在这里你也可以定义精加工刀路，使刀路之间的距离为 0.5mm等等。 打开对话框进行编辑，在曲面路径中定义导动曲面，取
10、消原导动曲面，选择刚 刚建立的新回转曲面。单击高级高级选项（如下图所示）选择在前侧产生刀 路 在前侧产生刀 路。如果这个选项没有被选中，那么刀路将在整个叶片中产生。这个对话框也同 样可以用来定义刀路与曲面之间的角度。 计算该程序段得到粗加工精加工刀具路径 14 第五步：第五步： 添加毛坯优化粗开刀具路径添加毛坯优化粗开刀具路径 在每个程序段中添加毛坯，对刀具路径进行优化。在叶片之间建立 3个曲面， 并利用这三张面来定义毛坯。 调整叶片的透明度，这样可以方便我们对毛坯的观察和选取。 我们可以看到会产生很多刀路轨迹。 我们会看到在零件之外有很多没有参加切削的刀路，现在通过简单的设置来取 消这些毛坯以外的刀路。 拷贝上段程序并对其进行编辑，打开毛坯定义毛坯定义选项，选择您刚才定义的毛 坯曲面。 15 计算该程序得到下面刀路轨迹： 如果你看到在空间连接的刀路轨迹 (毛坯定义后)，这就说明您定义的毛坯在刀 路运算时起了一定的作用，如果您对这样的连接方式不满意可以在连刀连刀中更改 相应参数直至满意的效果。 16 结束