五轴数控编程技术介绍
以PowerMill为例
DELCAM
• Delcam 是世界领先的专业 CAD/CAM 软件公司。Delcam Plc 总部位于英国名城Birmingham 。Delcam软件的研发起源于 世界著名学府剑桥大学，经过三十多年的发展，Delcam软 件系列横跨产品设计、模具设计、产品加工、模具加工、 逆向工程、艺术设计与雕刻加工、质量检测和协同合作管 理等应用领域。
自动摆线加工
这是一种组合了偏置初加工和摆线加工策略的 加工策略。它通过自动在需切除大量材料的地 方使用摆线初加工策略，而在其它位置使用偏 置初加工策略，从而避免使用传统偏置初加工 策略中可能出现的高切削载荷。 由于在材料大 量聚积的位置使用了摆线加工方式切除材料， 因此降低了刀具切削负荷，提高了载荷的稳定 性，因此，可对这些区域实现高速加工。
controller Heidenhain Siemens Andron RTCP ON M128 TRAORI G25H1 RTCP OFF M129 TRAFOOF G25H0
RTCP功能
RTCP功能
• • • Part Position on the table工件在工作台的定位 With RTCP enabled, the datum of the part can be clocked with ease，有RTCP功能，工件的基准位置任意 Without RTCP enabled, the PowerMILL NC Program must be output with a Workplane positioned at the machines 0 0 0，对于没有RTCP功能的机床，PowerMILL的 NC程序必须以机床坐标系零点来输出
插铣区域清除加工
高速精加工策略
螺旋三维偏置精加工
参数偏置精加工
曲面精加工策略
等高精加工
PowerMILL 提供了多种高速精加工策 略，如三维偏置、等高精加工和最佳等 高精加工、螺旋等高精加工等策略。这 些策略可保证切削过程光顺、稳定，确 保能快速切除工件上的材料，得到高精 度、光滑的切削表面。 螺旋等高精加工
五轴加工的优点
五轴机床运动
加工工件时机床工艺选用五轴机Biblioteka 运动刀具长度对机床运动的影响
方向的改变对直线轴运动的影响
• 1.RTCP（Rotary tool center point）功能是指刀轴旋转 后为保持刀尖不变五轴controller自动计算并执行线性轴 补偿； RTCP ON时，机床各线性轴在旋转后的坐标系内 移动。 • 2.对于没有RTCP功能的五轴机床，后处理输出程序在工 件装夹完测量出基准点到机床中心距离之后才能做；对 于有RTCP功能的，后处理输出程序无需考虑工件在机床 上的具体位置。 • 3.
• 切削的深度可由下切步距和曲 面宽度控制Depth of cut can be controlled by a fixed stepover or fraction of surface width
用锥度刀做Swarf加工
• 允许使用更大的刀具 Allows larger tools to be used • 能够切除更多的余量 Removes more material • 使工件的装夹更灵活 Increases flexibility possible in fixtures
• 刀轴总是通过用户定义的 曲线
Tool axis will always pass through the user-defined curve
PowerMILL多轴路径策略
• PowerMILL丰富的三轴粗加工 和精加工刀路策略全部能用于 五轴加工。 • 有多种专用的5轴加工策略
驱动曲面
Drive Surface • 投影方向和刀轴方向由驱 动曲面（银色面）决定
•刀轴总是通过用户定义直线上 的点
•Tool axis will always pass through the user-defined line
刀轴通过3D曲线
Through a 3D curve • 提供了比直线更灵活有效 的刀轴控制策略
Offers much more control and flexibility than line
Projection direction and tool orientation determined by drive surface (silver)
• 驱动曲面为单一曲面，而 模型为多曲面模型Single
drive surface but multisurface part
狭槽的5轴加工
• 3轴加工球刀清角时会留 下圆角，必须手动加刀路 清出直角 • 5轴加工则可用平底刀清 出利角，无需在再后续电 极清角 • 不用后续电极清角就意味 着节省时间提高加工质量
为什么使用？
• 铣削深槽刀具不够长？刀具伸出太长？刀具太小，刚性不 足…… ？
为什么使用？
• 叶轮等具有空间角 度曲面的复杂加工
什么是多轴加工
• 所谓多轴加工就是在原有三轴加工的基础上增加 了旋转轴的加工.如4轴、五轴等。
五轴轴表
五轴：3个线性（linear axis）＋2个旋转轴（rotary axis）
的区域，小刀具将仅加工剩余区域，这样可减少切 削时间。 Delcam PowerMILL 在残留初加工中引入了残留模型 的概念。使用新的残留模型方法进行残留初加工可 极大地加快计算速度，提高加工精度，确保每把刀 具能进行最高效率切削。这种方法尤其适合于需使 用多把尺寸逐渐减小的刀具进行切削的零件。可随 时查看残留模型状态，帮助选取加工策略和刀具尺 寸。
五轴加工的优点
• 一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。如 斜顶、滑块和电极。
五轴加工的优点
• 用更短的刀具伸长加工陡峭侧面，提高加工的表面质量和 效率。
五轴加工的优点
• 直纹面或斜平面可充分利用刀具侧 刃和平刀底面进行加工，加工的效 率和质量更高。
• 五轴加工和高速加工结合，使模具加工逐步告别放电加工， 并改变模具的零部件和制造工艺，大大的缩短模具制造周 期。
刀轴通过点
From a Point
• 使刀轴总是通过某一固定点从而避免刀尖切削 The tool is aligned so that the axis passes through a specified point with the cutting end pointing away from the point
马蹄形连接区域清除 可在一定行距条件下增加一些特殊
的刀具路径末端，产生比圆形连接 更加光顺的'马蹄形'连接，从而改善 区域清除刀具路径的残留刀痕，延 长刀具寿命，降低整体加工时间和 成本。
PowerMILL 中包含有多个全 新的高效初加工策略，这些策 略充分利用了最新的刀具设计 技术，从而实现了侧刃切削或 残留刀具路径将切除前一大刀具未能加工到而留下 深度切削。 残留粗加工
五轴机床类型
• Head－Head 工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。
五轴机床类型
• Table－Head
两个旋转轴分别放在主 轴和工作台上，工作台 旋转，可装夹较大的工 件；主轴摆动，改变刀 轴方向灵活
五轴机床类型
• Table－Head 两个旋转轴分别放在主轴和工作台上，工作台旋转，可装夹较大的工 件；主轴摆动，改变刀轴方向灵活
• 五轴加工中心是一种高科技的手段，它让不可能变成了可
能，一切的空间曲面，异型加工都可以完成实现。它不但
能够完成复杂工件完成机械化加工的任务，而且还能够快
速提高加工效率，缩短加工流程。
为什么使用五轴？
• 加工一个带有 三维曲线的平 面时取得最佳 切削状态
为什么使用？
• 在机床区域任 何任何地方加 工几何形状， 刀具轴的设置 角必须是可变 的
刀轴通过直线
Towards a Line
• 刀轴总是通过直线上的点 对齐，从而避免刀尖切削
The tool is aligned so that the axis passes through a specified line with the cutting end pointing towards the line
旋转轴平行于 X Y Z 轴名 A B C
机床运动的比较
• 三轴 • 五轴（高精度需求）
CNC编程轴的定义
• 以坐标轴X、Y、Z 描述CNC程序中的 设定位置，以方向 矢量描述刀轴的方 向
三轴加工
刀轴矢量沿着整个切削路径过程始终不变
控制路径轴 X、Y、Z
3＋2轴（定位五轴）
刀轴矢量可改变，但固定后沿着整个切削路径过程不变
五轴机床类型
• Table－Table 刀轴方向不动，两个旋转轴均在工作台上；工件加工时随工作台旋转， 须考虑装夹承重，能加工的工件尺寸比较小。
五轴机床类型
• Table－Table 非正交
五轴机床类型
• Head－Head 工作台不动，两个旋转轴均在主轴上。机床能加工的工件尺寸比较大。
俯垂型：旋转轴不与直线轴相垂直
PowerMILL 高效初加工
赛车线加工
Delcam 拥有专利权的赛车线加工策 略。在此策略中，随刀具路径切离 主形体，初加工刀路将变得越来越 平滑，这样可避免刀路突然转向， 从而降低机床负荷，减少刀具磨损， 实现高速切削。
螺旋区域清除加工
对某些几何形体位置可使用螺旋 策略来替代偏置策略，使刀具做 连续、平滑移动，从而可最小化 刀具的空程移动，减小整体加工 时间，同时刀具负荷更稳定，减 少刀具的加速和减速，保持更稳 定的切屑负荷，从而减少刀具的 磨损和损坏。
Swarf加工
Swarf Machining