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PowerMILL高速多轴加工技术


PowerMILL高速 PowerMILL高速 多轴加工技术

高速加工特点
? 主轴速度和刀具具有非常高的刀尖线速率
Very high tip velocity - mainly a function of spindle speed and cutter size

? 小步距,更多的加工步骤 小步距,

>Small step-over, requiring more machining sequences

? 恒定的切削负载和切削量
Constant loading/volume removal rate

? 避免切削方向的突然变化
Avoidance of sharp direction changes

高速加工优点
? 减少数控机床的加工时间和成本
Reduce CNC machining time and cost

? 改进曲面精加工质量,减少或省去手工打磨工序 改进曲面精加工质量,
Improve surface finish and reduce or eliminate hand finishing

? 直接加工高硬度材料
Enable machining of harder materials

? 减少电火花加工
Reduce use of EDM

轴表
五轴: 个线性( axis)+ 个旋转轴( )+2 axis) 五轴:3个线性(linear axis)+2个旋转轴(rotary axis)
旋转轴平行于 X Y Z 轴名 A B C

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) 定位五轴)
刀轴矢量可改变, 刀轴矢量可改变,但固定后沿着整个切削路径过程不变 参与旋转轴A(B) A(B)、 控制路径轴 X、Y、Z 参与旋转轴A(B)、C

五轴联动
整个切削路径过程刀轴矢量可根据 要求而改变 控制路径轴 X、Y、Z 控制旋转轴 A(B)、 A(B)、C

五轴机床类型
? Table-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, 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。 须考虑装夹承重,能加工的工件尺寸比较小。

俯垂型: 俯垂型:旋转轴不与直线轴相垂直

五轴机床类型
? Table-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, 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。 须考虑装夹承重,能加工的工件尺寸比较小。

五轴机床类型
? Head-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。 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: 俯垂型:旋转轴不与直线轴相垂直

五轴机床类型
? Head-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。 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 Table- 两个旋转轴分别放在主 轴和工作台上, 轴和工作台上,工作台 旋转,可装夹较大的工 旋转, 主轴摆动, 件;主轴摆动,改变刀 轴方向灵活

五轴机床类型
? Table-Head Table- 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 两个旋转轴分别放在主轴和工作台上,工作台旋转, 主轴摆动, 件;主轴摆动,改变刀轴方向灵活

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 一次装夹完成三轴加工多次装夹才能完成的加工内容。 斜顶、滑块和电极。 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 用更短的刀具伸长加工陡峭侧面, 效率。 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, 刃和平刀底面进行加工,加工的效 率和质量更高。 率和质量更高。

五轴加工的优点
? 五轴加工和高速加工结合,使模具加工逐步告别放电加工, 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, 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。

五轴机床运动

加工此工件时机床、工艺选用? 加工此工件时机床、工艺选用?

五轴机床运动

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

RTCP功能
? 1.RTCP(Rotary tool center point)功能是指刀轴旋转 1.RTCP( point) RTCP 后为保持刀尖不变五轴controller controller自动计算并执行线性轴 后为保持刀尖不变五轴controller自动计算并执行线性轴 补偿; ON时 补偿; RTCP ON时,机床各线性轴在旋转后的坐标系内 移动。 移动。 ? 2.对于没有RTCP功能的五轴机床,后处理输出程序在工 2.对于没有RTCP功能的五轴机床, 对于没有RTCP功能的五轴机床 件装夹完测量出基准点到机床中心距离之后才能做; 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, RTCP功能的 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。 上的具体位置。 ? 3.
controller Heidenhain Siemens Andron RTCP ON M128 TRAORI G25H1 RTCP OFF M129 TRAFOOF G25H0

RTCP功能
? ? ? Part Position on the table With RTCP enabled, the datum of the part can be clocked with ease Without RTCP enabled, the PowerMILL NC Program must be output with a Workplane positioned at the machines 0 0 0

RTCP功能

A Linearized or RTCP Enabled Move

No Linearization, No RTCP

NC programs

五轴刀轴矢量控制
? 1.五轴刀轴矢量控制是CAM系统五轴技术的核心 1.五轴刀轴矢量控制是CAM系统五轴技术的核心 五轴刀轴矢量控制是CAM ? 2.五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点(X,Y,Z) 2.五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点( 五轴CAM系统给出每个切削点刀具的刀位点 和刀轴矢量(I,J,K),五轴后处理器将刀轴矢量(I,J,K) 和刀轴矢量(I,J,K),五轴后处理器将刀轴矢量(I,J,K)转 化为不同机床的旋转轴需要转动的角度(A,B,C中的两 化为不同机床的旋转轴需要转动的角度(A,B,C中的两 个);然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性轴需要移动 );然后计算出考虑了刀轴旋转之后线性轴需要移动 的各轴位移(X,Y,Z)。 的各轴位移(X,Y,Z)。 ? 3.PowerMILL 五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活,可通 五轴刀轴矢量控制的方式丰富灵活, 过投影方向、 直线、曲线、平面、曲面来控制, 过投影方向、点、直线、曲线、平面、曲面来控制,是 领先的五轴联动加工系统。

PM刀轴控制 PM刀轴控制

前、侧倾角
? 侧倾角使刀轴绕切削方向 侧旋一个角度从而避免刀 尖切削Lean 尖切削Lean Angle defines a rotation of the Tool axis at right angles to the direction of travel ? 正角时为右倾,负角时为 正角时为右倾, 左倾Can 左倾Can be positive or negative to indicate a right/ left lean ? 设置侧倾角能有效避免刀 具干涉Useful 具干涉Useful to avoid collisions when machining close to obstacles

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

刀轴通过直线
Towards a Line

? 刀轴总是通过直线上的 点对齐, 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 ?刀轴总是通过用户定义直线上 刀轴总是通过用户定义直线上 的点
?Tool axis will always pass Tool userthrough the user-defined line

刀轴通过3 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

? 刀轴总是通过用户定义 的曲线
Tool axis will always pass through the user-defined usercurve

PowerMILL多轴路径策略 PowerMILL多轴路径策略
? PowerMILL丰富的 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。 用于五轴加工。 ? 有多种专用的5轴加 有多种专用的5 工策略

Drive Surface ? 投影方向和刀轴方向由驱 动曲面(银色面) 动曲面(银色面)决定

驱动曲面

? 驱动曲面为单一曲面,而 驱动曲面为单一曲面, 模型为多曲面模型Single
multidrive surface but multisurface part

Projection direction and tool orientation determined by drive surface (silver)

5-Axis Machining of Slots
? 3轴加工球刀清角时会留下圆角,必 轴加工球刀清角时会留下圆角, 须手动加刀路清出直角 3Using 3-axis machining will leave a fillet in the corners. The corner must then be finished by hand ? 5轴加工则可用平底刀清出利角,无 轴加工则可用平底刀清出利角, 需在再后续电极清角 5Using 5-axis machining with an endend-mill leaves a sharp corner, needing minimal hand finishing ? 不用后续电极清角就意味着节省时 间提高加工质量 The reduction in hand finishing saves time and improves quality

狭槽的5轴加工 狭槽的5

Swarf Machining
? Swarf加工使用刀具侧刃切削 Swarf加工使用刀具侧刃切削 Swarf Machining cuts with the side of the tool ? 由于切削刀具是直刃,所以只 由于切削刀具是直刃, 能加工可展开的曲面(直纹面) 能加工可展开的曲面(直纹面) It can only be used with developable surfaces as cutter side is straight ? 切削的深度可由下切步距和曲 面宽度控制Depth 面宽度控制Depth of cut can be controlled by a fixed stepover or fraction of surface width

Swarf加工 Swarf加工

Swarf machining with tapered tools ? 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

用锥度刀做Swarf加工 用锥度刀做Swarf加工 Swarf

Swarf machining from wireframe ?在曲面不能真正展开(非 在曲面不能真正展开( 在曲面不能真正展开 直纹面) 直纹面)的时候特别适用

线框Swarf加工 线框Swarf加工 Swarf

Suitable where surfaces are not truly developable

Wireframe

?在曲面内部结构很差时特 在曲面内部结构很差时特 别适用
Suitable where internal surface structure is poor

?在曲面边缘加工不理想时 在曲面边缘加工不理想时 特别适用
Suitable where edge matching is not perfect

Toolpath

5轴钻孔
5-Axis Drilling

? PowerMILL能够自动识别其 PowerMILL能够自动识别其 CAD系统产生的孔特征 系统产生的孔特征, 他CAD系统产生的孔特征, 并自动产生五轴钻孔刀路 ? 对于Heidenhain等有 对于Heidenhain等有 Heidenhain working plane功能的五轴 plane功能的五轴 controller,Ductpost以钻 controller,Ductpost以钻 孔循环输出;对于Andron 孔循环输出;对于Andron 等不支持working plane的 等不支持working plane的 五轴controller controller, 五轴controller,Ductpost 以普通线性插补G01输出。 以普通线性插补G01输出。 G01输出

弯管加工模块
Port machining

PowerMILL针对发动机等的弯形管件有从粗加工到 PowerMILL针对发动机等的弯形管件有从粗加工到 精加工的一套加工方案

整体叶盘加工模块
New module for blisks and impellers

? 新的加工模组使得整 体叶盘编程速度明显 提高

自动防护选项
? 自动调整刀路避免碰撞
Automatically adjusts toolpath to avoid collision

Auto-avoid option Auto-

? 在公差范围内自动调整 刀轴方向避免干涉
Changes tool axis automatically to avoid obstruction by tolerance specified

刀轴控制-自动避免碰撞 刀轴控制-
? 刀轴定义更智能 灵活 ? 确保最短的刀具 伸出长度 ? 提高五轴编程加 工效率 ? 可在同一程序中定 义两组刀轴选项

刀轴控制-交互式刀轴编辑 刀轴控制-
? 在不同的区域应用最适合的切削条件 ? 刀轴矢量平滑,保证加工质量 刀轴矢量平滑, ? 可在同一程序中定义多组刀轴

高速高质的保障- 高速高质的保障-点分布控制
? 不同的加工条件启用相应的点分布控制 ? 矢量平滑

Standard Toleranced Data Actual Machining time: 82 minutes

HuronKX8-Five controlled by Siemens 840D Feedrate: 7500mm/min

Redistributed Points (0.25mm Max) Actual Machining time: 50 minutes

39% Machine time saved by utilising Point Redistribution.

五轴机床仿真
? 1.五轴刀具路径完全自动防过切和自动刀头碰撞检查。该特性跟 1.五轴刀具路径完全自动防过切和自动刀头碰撞检查。 五轴刀具路径完全自动防过切和自动刀头碰撞检查 三轴加工一样良好。 三轴加工一样良好。 ? 2.建立实际五轴机床模型,有效避免机台碰撞。五轴加工跟三轴 2.建立实际五轴机床模型 有效避免机台碰撞。 建立实际五轴机床模型, 加工最大的不同,就是前者由于工作台或刀头的摆动和旋转, 加工最大的不同,就是前者由于工作台或刀头的摆动和旋转,加 工过程中容易发生主轴或刀头刀具跟工件、夹具、工作台碰撞。 工过程中容易发生主轴或刀头刀具跟工件、夹具、工作台碰撞。 区别于三轴加工只需注意到的刀头跟工件的碰撞, 区别于三轴加工只需注意到的刀头跟工件的碰撞,我们将其称为 机台碰撞。这样通过仿真无碰撞的程序, 机台碰撞。这样通过仿真无碰撞的程序,就可以放心的在五轴机 床上运行。 床上运行。

OPS650

DMU160P

Mikron UCP710

仿真与验证
? PowerMILL的仿真可选项 PowerMILL的仿真可选项 现扩展到包含了验证功能; 现扩展到包含了验证功能;
Simulation option in PowerMILL has now been extended to include verification

? 程序上机床之前,在计算 程序上机床之前, 机上进行检查; 机上进行检查;
Allows programs to be checked on the computer before being sent to the machine

? 计算速度快 ? 3+2编程方便、快捷 3+2编程方便 编程方便、 ? 刀轴控制灵活多样, 3轴、3+2轴、五轴联动可在一个程 3+2轴 刀轴控制灵活多样, 序并存 ? 保障整个加工过程安全、稳定 保障整个加工过程安全、

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Delcam plc | Small Heath Business Park | Birmingham | B10 0HJ | UK

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? Third level
– Fourth level ? Fifth level

ysr@dekam.com.cn
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