NX CAM 5 axis_machining_training_5X_definition

© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved

Siemens PLM Software© 2007. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reserved

Siemens PLM Software

多轴加工培训 Session 1

Prepared by: Paul Ji



Lesson 1 多轴加工的基本概念

1. 课程学习目的：本节课程主要了解多轴加工的涵

义，明确的何为多轴加工。

2. 课程学习目标：清晰的区分各种多轴加工，如

3+2 加工，五轴加工等

要点：1. 了解多轴加工的涵义2. 了解 3+2 加工， 4+1 加工，五轴

联动加工的涵义，清晰定义加工类型



多轴加工的涵义 (Multi-Axis Machining Concept)

固定轴加工刀轴或工件的方位是固定在加工操作的过程中刀轴和

工件的方位不会发生变化

多轴加工意味着至有一条旋转轴参与

切削运动但… 使用多轴机床并不一定意味着旋转轴一定

与其它轴联动在许多情况下 , 旋转轴的作用是对刀具或

工件进行定位 , 然后进行固定轴加工 , 例如 :

大部分机械零件发动机壳体 , 齿轮箱… …



影响多轴加工的关键因素 (Key Elements)

多轴机床 (Machine) 具有多种配置（如五轴联动机床，五轴定位机床， 4+1 机床… ) 根据多轴加工编程需要选择合适配置的机床

控制系统 (Controller) 大多数知名控制系统均提供卓越的功能（如 Siemens, Fanuc, Heidenhain… ）每一种类的控制器在某些特定领域都有其独特的控制能力，需要深入了解发挥

其最大的效力

CAM 系统 (CAM System) CAM 系统各不相同（如 NX, PowerMill, Catia, HyperMill… ） NXCAM 是最优秀的 CAM 系统之一

人的知识和经验 (Knowledgable and Experienced People) People make things different



多轴机床的种类及配置 (Machine Type and Configuration)

C 型 (C Frame)

龙门铣 (Gantry)

双转台 (Dual Rotary Tables)

双摆头 (Dual Swiveling Heads)

转台 + 摆头 (Table Head)

非正交型 (Non-Orthographics)

车铣复合 (Turn-Mill)

六脚型 (Hexapods)


Siemens PLM Software6

与运动学相关的间距参数 (Kinematic Relative Spacing)



X

Z

C 型转台 – 摆头式配置(C-Frame Table-Head Configuration)

工作台只绕 C 轴转动

适合轻型及中等重量的工件

工件移动范围最小化

各轴累加的负面效果最小化

工件设定容易

可视性好

主轴头当主轴绕 Y 轴摆动时 , 工作台需要额外的 X 方向移动刀具越长 , 需要的额外 X 向移动距离越大存在刀长问题



双转台式(Dual-Table)

工作台可绕两旋转轴旋转适合轻型工作工作台累加及精度问题

削减机床刚性当发生转动时 , 需要额外的 X,Y 及 Z 线性移动

工件设定需要考虑的因素线性轴行程的极限位置移动部件间的砬撞

刀轴方向始终与线性轴 (Z 轴 ) 平行适合刀轴需要频繁来回移动的切削场合 , 例如钻孔及攻丝

B

C

非正交 ,B 轴在 YZ 轴间成 45度角非正交 ,B 轴在 YZ 轴间成 45度角

X

Z



双摆头式(Dual-Head)

适合大型及重型工件

工件设定容易

需考虑刀长因素



龙门式双摆头 , 三主轴式(Gantry Dual-Head 3 Spindles)

巨型工件 , 重型作业

可同时加工三个工件

需考虑刀长因素



加装旋轴台(Rotary Table)

好的灵活性旋转轴累加于线性工作台上必须确保安装及设定的精确需考虑为安装移动控制单元预留额外的空间

旋轴工作台的制造商可能与机床制造商不同 . 因此需要理解线性轴与旋转轴如何实现同步



Hexapods

6 个自由度尚未用于商业用途



根据加工工件特性选择合适的多轴机床



Lesson 2 3+2, Variable_Contour 和 5_Axis_Zlevel

1. 课程学习目的：本节课程主要学习创建

3+2 ， Variable Contour 和 5

Axis Zlevel 操作。

2. 课程学习目标：能使用 NX CAM 创建上述三种类

型的操作，生成符合加工要求的刀轨。

要点：1. 学习创建 3+2_Fixed_Axis 操作2. 学习创建 Variable_Contour 操作3. 学习创建 5_Axis_Zlevel 操作



3+2 Fixed Axis 加工平面类型的铣加工

定义刀轴方位

圆弧输出问题主轴头为非摆动轴时 , 处理圆弧插补通常没有问题

摆头机床取决于控制系统及机床配置可能需要限制输出为仅线性运动后处理器处理圆弧运动与线性运动之间的转换需处理与公差相关的问题

..\demo\collar_mfg_setup\collar_mfg_setup_1.prt



3+2 Fixed Axis 加工钻孔

刀轴选项与加工座标系 +Z 轴相同指定向量与工件面正交使用圆弧法线矢量

..\demo\drilling_project.prt



HEIDENHAIN 控制系统的工作平面变换功能 CYCLE19.0 & CYCLE7.0

10 L Z+100 R0 FMAX11 L X+25 Y+10 R0 FMAX12 L B+15 R0 F1000 定位旋转轴13 CYCL DEF 19.0 WORKING PLANE 定义计算补偿的角度14 CYCL DEF 19.1 B+1515 L Z+80 R0 FMAX 启动刀具轴补偿16 L X-8.5 Y-10 R0 FMAX 启动加工面补偿



SIEMENS 840D 控制系统的定义座标平面功能



主座标系 (Main MCS) 与局部座标系 (Local MCS)

定义主座标系并打开坐标系设置 Detail 折叠选项设定座标系目的为 “ Main”

Main MCS

Local MCS

..\demo\MCS_setting.prt



MOM_set_csys Event



定位加工时 , 注意正确设定非切削运动及避让几何

技巧 : 若旋转轴的旋转方向不是预期的方位 : 例如预期为 -30 度 , 而实际方向为 +30 度 , 可通过设定避让几何体的从点 (From point) 位置及刀轴方位来解决 .



3+2 定位加工练习（ 1 ）

使用 Face Milling Area 创建操作加工工件的六边形面

使用 Planar Profile 创建操作加工出 PLM 三个英文字符

加工电影参看 3+2_test_part_1.avi

..\part\3+2_test_part_1.prt




使用 Face Milling Area 创建操作加工工件的三个指定面

尝试使用局部加工坐标系完成上述操作

加工电影参看 3+2_test_part_2.avi

..\part\3+2_test_part_2\ 3+2_test_part_2.prt




使用 Planar Profile 加工完成工件内壁的加工。

加工电影参看 lens_cover_mfg.avi

..\part\lens_cover_mfg_setup_1.prt



可变轴轮廓铣 (Contour Profile)

Contour Profile 操作可以通过设定 Floor 和 Wall 来产生一个直纹面侧壁的加工操作，使用刀具侧刃作为切削刃。在选择 Floor 后， NX 可自动推断出Wall 。也可以不选择自动推断出的 Wall 面，而手工指定需要加工的 Wall

。刀具轴稳定持续变化可保证加工刀路平稳。



可变轴轮廓铣 (Contour Profile)

..\demo\wedge_mfg.prt

自动壁识别 (Automatic Wall)

侧倾角 (Tilt angle)

底部轮廓跟踪 (Follow Bottom Wall)

轴向向下偏置 (Offset)

自动辅助底面 (Automatic Auxiliary Floor)(Perpendicular to the access vector) 及参考自动辅助底面进行径向及轴向多刀切削

指定辅助底面及参考指定的辅助底面进行径向及轴向多刀切削

自动辅助底面与指定辅助底面组合使用

轴向偏置与辅助底面的组合使用

轴向偏置与自动辅助底面的组合使用



可变轴轮廓铣练习

创建一个 Contour Profile 操作加工整体叶轮的叶根部

加工电影参看 cam_complete_impeller.avi

..\part\cam_complete_impeller.prt



可变轴轮廓铣练习（ 2 ）

创建两个 Contour Profile 操作分别加工工件的外圈和多个型腔

加工电影参看 part_bulkhead.avi

..\part\part_bulkhead.prt



可变轴轮廓铣练习（ 3 ）

..\part\mastbase_contour_profile.prt

创建一个 Contour Profile 操作加工绿色底面范围内的齿形斜面

加工电影参看 mastbase_contour_profile.avi



五轴等高加工 (5 Axis Zlevel)

刀轴自动倾角 (C) 的计算基于 : 最大壁高 (A) 及最小间隙 (B)

最大壁高设为 10 最大壁高设为 50

最大壁高设为 1

最大壁高设为 2最大壁高设为 3

自动刀轴摆角的计算



五轴等高铣的刀轴矢量控制方式

从工件离开从点离开朝向点

从曲线离开朝向曲线

拐角控制方式

刀位点在 XY平面上距驱动曲线最近的 2D 距离决定刀轴方向 . 侧倾角选项控制刀轴相对于加工座标系 Z 轴的角度



五轴等高铣练习（ 1 ） : 各种刀轴控制方法

使用 5 Axis Zlevel 的各种刀轴控制方法创建操作加工工件的外表面直壁

加工电影参看 zl_multi_axis_2_setup_1.avi

..\part\zl_multi_axis_2_setup_1.prt



五轴等高铣练习（ 1 ） : 各种刀轴控制方法



五轴等高铣练习（ 2 ） : 优化等高选项

使用 5 Axis Zlevel 的优化等高选项使操作产生的刀轨在工件表面均匀

加工电影参看 powertool_core_hsm.avi

impeller_zlevel_setup_2.avi

..\part\powertool_core_hsm.prt

..\part\impeller_zlevel_setup_2.prt



五轴等高铣实例练习（ 3 ）

..\part\A9305_c201.prt先简化模型 , 再分别用五轴等高及螺旋向下铣削两种方法进行编程

使用 5 Axis Zlevel 加工工件侧壁面

NX CAM 5 axis_machining_training_5X_definition

Technology

Transcript of NX CAM 5 axis_machining_training_5X_definition