数控五轴加工实验感想

第一篇：数控五轴加工实验感想

数控五轴加工实验感想

数控五轴加工实验早已结束，回头看看却收获颇多。不仅是我对数控机床的认识更加深刻，而且还学到了很多数控方面的专业知识，像Mastercam编程软件、数控机床的硬件装置等。尤其是最后我们对于机床的实际操作，使我对数控知识的理解有了很大的改变，对数控机床的认识不再那么感性，有了很理性的认识。整个实验，十分注重动手能力，对我们的实践能力的提高大有帮助。

在五轴加工实验之前, 徐老师带领我们参观了实验数控机床，重点给我们讲解数控机床的知识，并演示了数控机床的操作。我们所用的机床是双转台固定车身式五轴联动数控机床，机床的数控系统是西门子840D，程序传输介质时U盘，五轴分别是X、Y、Z、A、B。徐老师先讲解了机床的总体布局，以及面板的各个旋钮、按键在机床加工中的作用。首先正确启动机床进入操作界面，初步了解数控操作系统各个参数的意义，以及不同硬件模式下所允许的各种操作，比如修改系统参数时只能在MDI方式下，编辑程序时需要在EDIT状态下等。参观实验机床之后，徐老师带领我们参观了实验室的各种不同型号的机床,并进行了详细的讲解,以前在大学工厂实习时我也接触过一些机床，不过那都是一些很普通的机床，这次可是开了眼界，可参观结束之后心里却很难受，在我们国家那些所谓的很先进加工精度很高的机床原来大多数都是国外淘汰了以高价卖给我们国家的，也就是我们国家的机床技术落后人家十几年甚至更多，作为当代的研究生，对于这些我深感危机，深刻感到我们肩上的重担。

参观之后，我们就要实践了，数控程序的编制和机床的实际操作，经过小组讨论没，我们决定加工发动机叶片模型。数控机床加工程序的编制采用的是自动编程，我们只需要用Mastercam软件做出自己的3D模型，然后根据实际需要，选择不同的刀具及加工方式，编辑加工路径，然后运行，软件自动生成所需要的NC文件，即数控加工程序。刚开始学习Mastercam 软件时，曾经学习过Solidworks三维软件，所以Mastercam三维造型部分的学习比较容易，只需要稍稍适应Mastercam的操作界面及各个快捷键即可。接下来就是自动生成数控加工程序的操作，其实生成数控程序看起来简单，其实也是需要一定的专业知识的，因为每个数控系统能识别的数控代码不一样，所以根据软件生成的数控程序也是有一定差异的，对于生的程序要根据相应的加工机床进行修改。我们所用的程序传输介质是U盘，只要把相应的数控程序用程序介质考到机床里即可。为了防止机床操作系统中毒，我们把程序都拷到徐老师的U盘里在输送到数控系统中。接下来的就是加工过程中的实际操作，像设定绝对坐标系、工件坐标系，对刀等操作。在这期间，也出现了很多错误，像，主要是由于我们经验不足，考虑不周，这也暴露出我们分析问题时缺乏系统思维，对问题估计不足。

在这次五轴加工的实验过程中，我们遇到的最大问题就是在刀具路径生成后总是发现刀具旋转轴与实现预设旋转轴不一致，检查很多次也没找到问题，即使重新建模也没有解决，后来经过老师的悉心指导才发现是在建模是由于选择了右视图作为建模视角，因此才导致旋转轴不是按照X轴旋转。这给我感触很深，使我意识到了实践经验真的很重要，只靠专业知识，而没有理论联系实践是不行的。最后加工出的叶片，其厚度与设计有一定的误差，经过我们分析可能的原因是：叶片再建模时由于毛坯尺寸大于实际毛坯尺寸，因此在加工时空加工了一段时间，为了消除这段空加工，就在加工程序中修改了起始点，但是在后续的加工中依然是使用原始设计的进给，因此导致加工出来的叶片比设计的要薄。

这次的数控实验真的使我受益匪浅，使我对数控机床的理解不再停留在感性认识，又有了理性认识。以前在普通机床上加工零件时，都是先由工艺人员按照设计图样事先制订好零件的加工工艺规程。在工艺规程中制订出零件的加工工序、切削用量、机床的规格及刀具、夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样给定的零件，零件的加工过程是由人来完成。而数控机床则是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。不仅节约时间而且加工精度还高。

通过这次实验我学到了很多，我们学知识不要只停留在理论上，只有联系实践才能更加深刻；团队之间的合作很重要。最后要真诚的感谢徐老师的悉心教导。

第二篇：实验五轴加工中心

实验五轴加工中心

实验五轴加工中心顾名思义就是用于实验用的一种五轴加工中心也叫数控机床，可以是教学实验室，可以是企业开发新产品中心等。

现在在高校实训室慢慢被接受的一种实验设备---数控机床，特别是五轴机床，可以异性加工。

随着工业技术更新速度的加快，数控技术在现代工业中的应用越来越广泛，对数控技术应用型人才的需求不断增加。特别是能完成五轴加工等一些数控专业应用人才的需求十分紧迫。星辉数控设计研发和制造的E8 小型龙门五轴加工中心，占地面积小，系统易操作，非常灵活，设备可以五轴联动，针对三维加工及研究很有帮助，提供给广大大专院校、职业学校、创客和DIY爱好者实验使用。

在职业技术院校中，基于教学型五轴联动机床的教学模式，学习者不仅能够建设性地投入到课程中，而且有助于将知识转换为实践，进而不断提高实践能力。通过在教学中的实践，收到很好的效果。

为什么要使用五轴联动机床来加工呢？因为零件的形状很不规则需要从多方位去计算其运行坐标轨迹，所以通常用人工编程方式就完成不了程序的编制工作，这个时候就要借助于计算机软件编程了，也就是通过软件来人工绘制加工零件图形，然后让软件自动生成加工程序再输入进控制系统进行加工的，这是五轴数控机床的优势，也是发展的需要。

第三篇：五轴联动数控加工中心仿真系统开发应用

五轴联动数控加工中心仿真系统开发应用

2010-11-03 21:16:01 作者：□沈阳飞机工业集团 郑 鑫 来源：智造网—助力中国制造业创新—idnovo.com.cn

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本文所涉及的数控加工仿真系统是基于 CATIA V5 的功能模块建立的，通过对动龙门五轴联动数控机床的实体测量、建模、组装和整机模拟，实现数控加工过程的仿真。同时根据本行业实际生产技术需要，结合 VER-ICUTR 软件零件切削过程仿真验证优势，建立 CATIA 与 VERICUT 两软件平台之间的宏联结，实现将机床运行数控程序过程中的过切、干涉、碰撞和欠切等错误消除在设计阶段的目的，提高数控加工过程的可靠性。

目前大型数控五轴联动加工中心在科研生产过程中，主要用于进行大型复杂航空零部件与工艺装备制造加工，因空间结构复杂，外形体积大，常出现零件首件过切，未加工到位，机床与零件或工装夹具干涉，模锻件装夹定位不准确和加工超行程等问题，仅凭借数控编程技术人员个人经验，工作量庞大且复杂，难以克服。

针对五坐标数控加工机床控制系统不具有数控加工过程的动态模拟仿真功能，笔者结合虚拟制造技术，在计算机辅助制造软件(VERICUT 5.4)平台基础上，开发了数控加工机床仿真系统模块。该仿真系统可以在NC代码的驱动下运行，用以观察数控机床部件运动和零件的加工成形过程中空间运动状况，验证加工程序G代码的正确性，防止实际加工过程中干涉和碰撞等故障发生。

该系统旨在以五坐标数控机床为验证工作机，研究FIDIA C20控制系统的驱动工作原理，建立数控加工中心仿真工作平台，进行典型回转曲轮轴和蒙皮钣金工艺装备五轴联动铣切的加工过程模拟。涉及到仿真工作环境下的大型工艺装备装夹定位，确定数控刀具参数库，模拟数控加工程序的运行 过程等。

一、开发研究过程

1.五坐标数控加工中心加工仿真系统技术研究

比较同类型仿真系统现状，目前技术能力可以建立几何仿真系统，模拟计算刀具切削速度、切削量和切削时间等。

(1)软件系统研究方案制定与基础工作调试准备。

①方案制定：首先将 VERICUT 与 CATIA 软件功能模块测试验证联接;然后建立五轴联动数控加工中心机床结构与运动关系分析;最后生成五轴联动数控加工中心模拟系统。

②基础工作调试准备。首先建立 VERICUT 与 CATIA 机床模拟器软件模块数据转换接口，在CATIA V5R15

{' Entry point for CATIA V5

Sub CatMain()CATIA.SystemService.ExecuteBackgroundProcessus “C:cgtech54windowscommandsCATV.bat”

End Sub)｝

运行宏与 VERICUT 数控仿真平台联接，其中示毛坯数模(包括复杂模段件)，而

表示加工元素数模，表

环境模块内建立宏编辑器，文本文件如下：

表示夹具数模联接至 VERICUT 数控仿真系统。

(2)建立机床主结构框架模型装配结构。

机床模型的构建要依据以下几个步骤：

① 通过测量真实部件的尺寸来获得相应尺寸;

② 根据尺寸对机床各个部件进行实体造型;

③ 根据所建立的机床部件实体在 NC 机床构建模块里进行组装;

④ 进行机床模型运动参数的设置。

以CATIA V5的“NC机器工具构建模块”为基础，进行复杂几何实体造型，弥补 VERICUT 5.4 系统几何造型设计功能不足问题，建立机床框架模型装配主结构。机床框架主结构模型建立说明如图1 所示。

以工作台上顶面几何中心为设计基准，建立工作台(Base)尺寸(6000mm×2500mm×400mm)。带双侧导轨、X轴部件、Y轴部件、Z轴部件、C轴部件、A轴部件、主轴部件和电主轴存储箱，所有这些机床机构部件构成机床装配结构，机床各部件的三维数模文件分别单独保存。

机床框架模型主结构模型装配关系为：以上顶面端面轴中心为数学模型基准原点，保证其与A轴旋转中心距为230mm(机床手册查取后现场测量验证)。其中，X 轴部件、Y 轴部件和Z 轴部件为线性运动，C 轴部件为旋转运动，A 轴部件为±110°摆动，工作台和主轴存储箱为固定基准主体。

(3)机床主机构模型文件联接导入 VERICUT 系统环境。

以机床工作台(Base)主参考体测量，按(图2)结构树顺序采用相对运动约束关系，建立机床原点静止装配数据模型，完善后转化为*.STL文件。数据分别联接入真控制系统结构树，形成五轴联动机构(图3)。

仿

编制数控控制指令系统文件(fidia20.ctl 文件)与数控机床构造文件(FOREST-LINE.mch文件)，模拟FIDIA C20 数控指令系统，翻译识别检查FIDIA C20系统(GM)指令，驱动结构树内X轴部件、Y 轴部件、Z轴部件(线性运动)、C轴部件(旋转运动)和A轴部件(摆动)同步联合运动。

(4)机床主机构模型运动关系设置。

机床框架主结构模型运动关系说明：以工作台和主轴存储箱为固定基准，其中X轴部件、Y轴部件和Z轴部件为线性运动，C轴部件为旋转运动±360°，A 轴部件为±110° 摆动，建立运动约束关系。同时按编制的FOREST-LINE五坐标数控机床文件(FOREST-LINE.mch 文件)，模拟机床实体机构运动过程，机床的空间运行状态同步显示如图4。

设置机床仿真系统工作行程软边界：X 轴、Y 轴、Z 轴、C 轴和 A 轴工作行程的上下边界如图 5 所示。

其中，图5所示为在执行蒙皮成型工艺装备五轴联动划线时，Z向超过行程，则仿真系统显示机床 Z 向运动机构为红色报警。执行蒙皮五轴联动划线和钻孔加工时，工艺实施要考虑到空间位置的 X 轴、Y 轴和 Z 轴，包括 A 轴和 C 轴的角度运动行程状态，此时仿真系统可显示机床 X 轴、Y 轴、Z 轴、A 轴和 C 轴中任意运动机构过行程红色报警提示。

(5)零件模型、模锻件模型与夹具模型定位仿真加工。

在仿真控制系统结构树

内填加夹具(Fixture)和毛坯(Stock)联接树结构接口，分别定义空间位置并进行位置装配约束，进行调用拼装组合夹具定位(图6)或模锻件定位(图7)加工。

应用说明：夹具(Fixture)联接结构树接口可以直接读取，其中专用工装夹具可以与公司产品相应工艺装备文件连接。标准组合夹具可以直接调用拼装夹具标准件库，然后在仿真系统内组合装配应用。

(6)机床附件数学模型定义。

在刀具库(图8)当中建立读入功能，这样有利于多人模板化应用，从而经过积累形成刀具参数库(GYTOOL.tls 文件)，仿真系统内存有的刀具参数库需按实际刀具几何特征添加。刀具的分类一般按功能定义：铣刀、中心钻、钻和镗刀。

仿真加工中心刀具数据参数库可以按加工工件材料和刀具几何结构功能特征分类，采用数据库优化管理所使用的刀具。

2.五坐标数控仿真系统技术应用研究

(1)五坐标数控加工G代码程序与数控控制系统连接设置调试。

由于实际数控机床选用的是FIDIA20数控指令系统，因此五轴联动加工过程中为便于系统空间几何运算，采用绝对坐标和刀具中心端点为转心的模式进行后置处理程序G代码指令的过程模拟，FIDIA20数控指令系统的设置应与机床控制系统选项匹配。

(2)五坐标数控仿真系统应用测试。

图9所示为蒙皮零件成型工装五轴联动加工投产前，在五坐标数控仿真系统内模拟应用。该零件的工艺装备最大外形10 500mm×2 535mm×545mm，其中成型面为复杂双曲面，采用长度方向两侧局部拼接加工。在五轴联动加工时，边界为：X-2 227.081，Y 679.116，Z553.417。位置主轴角度为：A-16.333°，C-173.124°，工装定位未超出机床工作行程。通过仿真系统分析两次定位模拟加工，显示零件加工过程的直观状态，C 轴部件和 A 轴部件大角度联动空间状态可以在不同视角观测，以验证工艺过程合理性，避免装夹定位不准确导致超程重复工作。

模拟调用五轴联动加工数控程序如下。

N1 G96 G90

N2 G00 X0.0 Y0.0 Z100.0 A0 C0

N3 G40 M08

N4 T0M06

N5 G00 X2947.902 Y1068.768 Z506.928 A9.599 C6.887 S70 M03

N6 G01 X2951.861 Y1078.168 Z508.439 A9.761 C6.881 F1000

N7 X2955.135 Y1087.657 Z510.006 A9.928 C6.875

N8 X2957.726 Y1097.173 Z511.619 A10.098 C6.868

N9 X2959.657 Y1106.654 Z513.269 A10.271 C6.861

N10 X2960.957 Y1116.051 Z514.945 A10.446 C6.854

N11 X2961.652 Y1125.324 Z516.642 A10.621 C6.847

N12 X2961.751 Y1134.44 Z518.351 A10.798 C6.84

N13 X2961.188 Y1145.135 Z520.41 A11.009 C6.832

N14 X2959.884 Y1155.53 Z522.468 A11.218 C6.825

N15 X2957.918 Y1165.602 Z524.517 A11.425 C6.82

N16 X2955.336 Y1175.335 Z526.55 A11.628 C6.815

N17 X2952.165 Y1184.713 Z528.561 A11.828 C6.812

N18 X2948.428 Y1193.717 Z530.543 A12.025

N19 X2944.203 Y1202.356 Z532.493 A12.218

N20 X2939.488 Y1210.611 Z534.404 A12.408 C6.814

N21 X2933.417 Y1219.752 Z536.579 A12.625 C6.818

N22 X2927.727 Y1227.143 Z538.387 A12.806 C6.823

N23 X2921.653 Y1234.148 Z540.145 A12.982 C6.829

N24 X2914.075 Y1241.802 Z542.12 A13.181 C6.837

N25 X2907.149 Y1247.876 Z543.736 A13.345 C6.845

N26 X2899.895 Y1253.546 Z545.286 A13.504 C6.852

N27 X2890.995 Y1259.597 Z546.996 A13.68 C6.861

N28 X2882.992 Y1264.256 Z548.362 A13.821 C6.868

N29 X2874.69 Y1268.464 Z549.64 A13.952 C6.873

N30 X2866.079 Y1272.173 Z550.816 A14.073 C6.878

N31 X2857.17 Y1275.354 Z551.88 A14.182 C6.882

N32 X2847.984 Y1278.009 Z552.827 A14.278 C6.886

N33 X2838.53 Y1280.104 Z553.648 A14.362 C6.888

N34 X2828.82 Y1281.598 Z554.328 A14.431 C6.89

N35 X2818.873 Y1282.453 Z554.854 A14.485

N36 X2808.713 Y1282.648 Z555.22 A14.523

N37 X2798.364 Y1282.143 Z555.411 A14.544

N38 X1954.551 Y1183.258 Z555.976 A14.738 C6.776

N39 X238.175 Y981.947 Z556.221 A15.351 C6.705

N40 M05

N41 M02

二、试验件加工验证

仿真系统可以根据零件加工程序驱动机床运动，计算模拟零件、刀具系统、夹具系统和机床系统的切削工作过程。当程序执行时，仿真系统模拟出所加工零件的即时状态，准确反映出机构干涉发生位置和相应程序位置。数控程序执行结束后，系统将准确直观地显示零件切削结果和毛坯切削残留状况，同时计算模拟出零件过切或未切到位量，并生成模拟数值报表。

在图10所示的实际测试切削应用过程中，拼装夹具装 夹结构略有变动，装夹方式一致，圆柱曲面导向槽五轴联动加工按轮轴曲线槽数据检测，符合设计要求。

三、结论

通过上述研究试用的证明，利用该系统可以有效预防首件过切、未加工到位、机床与零件干涉、模锻件装夹定位，以及由于加工超行程和毛坯定义不准等因素带来的加工余量不均匀、空行程，以及打刀等问题，提高加工效率，保证数控编程质量，减少数控技术人员与操作人员的工作量和劳动强度，提高五坐标数控编程制造加工一次成功率，缩短产品设计和加工周期，提高生产效率。

第四篇：参观五轴数控加工中心教研活动

参观五轴数控加工中心教研活动

2010年10月22日下午，我校数控专业部和模具专业部一行十余人，在学校梁永深副校长的带领下，前往广东省工商高级技工学校进行了五轴加工中心教研学习活动。通过现场观摩实操和座谈交流，我校教师详细了解了五轴加工中心的加工特点和机床结构；工商高级技工学校购置的五轴加工中心系国内知名厂家沈阳机床厂所生产，采用广数25i数控系统，是一种科技含量高、精密度高、专门用于加工复杂零件的机床，可以在同一台数控机床上通过工作台的旋转和摆动在一次装夹中加工多达五面以上的复杂工件，降低了定位装夹操作时间，提高了加工精度，是近年来国内迅速发展推广的先进制造技术；也是技工学校发展先进制造技术教学、创新职业技能教学内容的重要方向之一。通过此次教研活动使数控专业部和模具专业部的教师增加了对五轴加工中心机床的了解，为今后我校引进五轴数控机床及进行相关的教学打下了基础。

省工商高级技工学校校长杨耀双出席了座谈会并对我校教师的到来表示了热烈欢迎，他希望两校今后加强教研学术交流，共同推动粤北地区职业技术教育快速发展。

第五篇：五轴加工中心考察报告

五轴加工中心考察报告

为了提高数控技术专业人才培养的水平，也为了更好的满足集团公司高技能培训的需要，机电工程系五轴加工中心的采购计划（载集团公司拨付的2000万计划内）。在项目的评估（审核）过程中，集团公司规划部提出了‚优先考虑国产设备‛的要求，并推荐了南京四开电子企业有限公司（以下简称为南京四开）的产品SK12160。为了确保投资的效益和效果，充分体现‚精益办学‛指导思想，特由李冬松、刘永久、王炜罡三名同志于4月7日-4月10日，通过‘北京国际机床展’对目标设备及潜在供应商进行了考察，通过考察主要掌握的信息包括：目标设备的功能和基本结构，目标设备的规格、性能、技术参数，目标设备的商品化的程度和在‚一汽集团‛的应用情况，潜在供应商的制造水平和资质。

详细情况汇报如下：

一、目标设备的功能和基本结构：RTCP、RPCP、空间斜面预

置等功能均为目前主流五轴加工中心的必备功能，也是常用功能。但据南京四开公司的技术人员介绍此类功能无法在手工编程中使用，也就是说机床未内置上述功能。从机床的结构上看由于SK12160的C轴转台是以附件形式安装在工作台面上的（并以螺栓进行连接），而主流五轴加工中心的工作台则是一体结构。由于结构上的原因，前者的精度保持性要明显要差于后者。

结论：由于常用的五轴联动功能的缺失，因此无法满足

培训和教学的需要，而且精度的保持性的好坏直接影响

未来开出实训（培训）课程的质量和数量。

二、目标设备的规格、性能、技术参数：在规格上南京四开的SK12160（1600×1200×1000）与其他主流设备(700

×500×500)相比要大一些，但受C轴转台规格的限制,因此在进行五轴联动加工时实际行程会受影响。性能指

标上不同设备的定位精度差距较大，主流五轴加工设备的定位精度为0.004-0.006，而SK12160的定位精度为

0.01（三轴）、0.015（五轴）。其他技术参数的差异对

教学和培训影响不大。

在实训或培训教学的过程中，加工精度的不足限制了对

于复杂精密实例的引用。

三、目标设备的商品化的程度和在‚一汽集团‛的应用情况：

南京四开的SK12160机床目前只有三台售出，因此产品的成熟程度有待于进一步验证。目前一汽集团现有的五

轴数控加工中心均为国外（德国、日本、意大利）进口的产品，因此从培训与岗位需求的对应性上来说，小规

格的进口设备更有优势。

四、潜在供应商的资质：德马吉（德国企业、一汽采购平台

供应商）、森精机（日本企业）、菲迪亚（意大利企业、）

上述主流加工中心主要指：

NMV5000DCG由森精机生产的车铣符合五轴高速加工中心DMCmonoBLOCK400 由德马吉生产的高速五轴加工中心

SK12160 南京四开电子企业有限公司生产的五轴加工中心