NX CAM 5 axis_machining_training_5X_definition

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This is a NX CAM training material prepared and presented by me in 2011. Now I shared it our for whom needed as learning material.

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NX CAM 5 axis_machining_training_5X_definition

  1. 1. Page 1© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software© 2007. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software多轴加工培训 Session 1 Prepared by: Paul Ji
  2. 2. Page 2© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM SoftwareLesson 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
  3. 3. Page 3© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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… …
  4. 4. Page 4© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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
  5. 5. Page 5© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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)
  6. 6. Page 6© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software6与运动学相关的间距参数 (Kinematic Relative Spacing)
  7. 7. Page 7© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software7XZC 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
  8. 8. Page 8© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software8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BC非正交 ,B 轴在 YZ 轴间成 45度角XZ
  9. 9. Page 9© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software9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
  10. 10. Page 10© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software10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
  11. 11. Page 11© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software11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
  12. 12. Page 12© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software12Hexapods 6 个自由度 尚未用于商业用途
  13. 13. Page 13© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software13根据加工工件特性选择合适的多轴机床
  14. 14. Page 14© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM SoftwareLesson 2 3+2, Variable_Contour 和 5_Axis_Zlevel1. 课程学习目的:本节课程主要学习创建3+2 , Variable Contour 和 5Axis 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
  15. 15. Page 15© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software3+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..democollar_mfg_setupcollar_mfg_setup_1.prt
  16. 16. Page 16© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software163+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..demodrilling_project.prt
  17. 17. Page 17© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software17HEIDENHAIN 控制系统的工作平面变换功能CYCLE19.0 & CYCLE7.010 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
  18. 18. Page 18© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software18SIEMENS 840D 控制系统的定义座标平面功能
  19. 19. Page 19© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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”MainMCSLocalMCS..demoMCS_setting.prt
  20. 20. Page 20© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software20MOM_set_csys Event
  21. 21. Page 21© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software21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 .
  22. 22. Page 22© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software3+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..part3+2_test_part_1.prt
  23. 23. Page 23© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software3+2 定位加工练习( 2 ) 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..part3+2_test_part_2 3+2_test_part_2.prt
  24. 24. Page 24© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software3+2 定位加工练习( 3 ) 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..partlens_cover_mfg_setup_1.prt
  25. 25. Page 25© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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。
  26. 26. Page 26© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software可变轴轮廓铣 (Contour Profile)..demowedge_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
  27. 27. Page 27© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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..partcam_complete_impeller.prt
  28. 28. Page 28© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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..partpart_bulkhead.prt
  29. 29. Page 29© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software可变轴轮廓铣练习( 3 )..partmastbase_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
  30. 30. Page 30© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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
  31. 31. Page 31© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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
  32. 32. Page 32© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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..partzl_multi_axis_2_setup_1.prt
  33. 33. Page 33© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software五轴等高铣练习( 1 ) : 各种刀轴控制方法
  34. 34. Page 34© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software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.aviimpeller_zlevel_setup_2.avi..partpowertool_core_hsm.prt..partimpeller_zlevel_setup_2.prt
  35. 35. Page 35© 2008. Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. All rights reservedSiemens PLM Software五轴等高铣实例练习( 3 )..partA9305_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

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