NX和VERICUT的五轴双摆头机床
NX和VERICUT的五轴双摆头机床[20200123183232]
日期： 【摘要】
数控技术已经成为现代加工行业必不可少的一项技术，高速切削与五轴加工技术在发达国家已经广泛应用，而该技术在我国的研究和应用还处在起步阶段，与发达国家还有很大的差距，但该技术的引进和应用正在迅速发展。
本次论文主要研究五轴加工技术以及运用NX和VERICUT软件的构建虚拟双摆头五轴联动机床并且通过一典型零件进行仿真验证。结果表明，通过构建虚拟双摆头五轴联动机床，可以验证NX代码的有效性，并可以进一步优化程序，提高设备的使用率，从而提高生产效率。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】数控技术；五轴加工；建模；机床构建；仿真
引言 1
一、五轴加工技术概述 2
（一）五轴加工技术 2
（二）五轴机床 3
（三）多轴数控加工工艺 5
二、基于NX五轴双摆头机床的建模 6
（一）机床及数控系统介绍 6
（二）UG机床建模 7
三、VERICUT中机床构建 10
四、旋钮零件仿真加工 13
（一）零件说明及零件编程 13
（二）数控系统配置 16
（三）刀具库构建 16
（四）零件仿真 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，反映了一个国家的工业发展水平状况。五轴联动数控机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。 现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。所以，每当人们在设计、研制复杂曲面遇到无法解决的难题时，往往转向求助五轴数控系统。由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之NC程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化应用。但近年来，随着计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）系统取得了突破性发展，珊星公司等中国多家数控企业，纷纷推出五轴联动数控机床系统，打破了外国的技术封锁，占领了这一战略性产业的至高点，大大降低了其应用成本，从而使中国装备制造业迎来了一个崭新的时代！以信息技术为代表的现代科学的发展对装备制造业注入了强劲的动力，同时也对它提出更强要求，更加突出了机械装备制造业作为高新技术产业化载体在推动整个社会技术进步和产业升级中无可替代的基础作用。作为国民经济增长和技术升级的原动力，以五轴联动为标志的机械装备制造业将伴随着高新技术和新兴产业的发展而共同进步。中国不仅要做世界制造的大国，更要做世界制造强国！预计在不久的将来，随着五轴联动数控机床系统的普及推广，必将为中国成为世界最强国奠定坚实的基础！
一、五轴加工技术概述
（一）五轴加工技术
1.五轴加工的概念
在一台机床上至少有五个坐标轴（三个直线坐标和两个旋转坐标），而且可以在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。最早应用于航天航空、船舶等军事工业后来应用于汽车、模具等行业，逐步“平民化”发展国际上把五轴加工技术作为一个国家工业化水平的标志
2.五轴加工的优点
1）仅需一次装夹，就能完成复杂零件的全部或大部分加工——提高加工的质量和效率
2）有些形状复杂的零部件的加工，只有采用五轴加工才能实现——扩大工艺范围
3）适应目前数控机床发展的新方向——复合化
4）形状复杂、加工通道敞开性差的零件
5）曲面复杂且加工表面面积大，需要较高切削效率的零件
6）可以使用三轴加工的零件，但考虑到某些因素，有时也会提出采用五轴加工
3.五轴加工技术的应用现状
在机床生产方面，已能自行开发生产，产品技术水平和质量可靠性有一定提高，但与发达国家相比还有较大的差距。
在加工应用方面，主要应用于航天航空、发电设备、船舶等行业，并逐步向汽车、模具等行业推广应用。
4.五轴加工技术的发展趋势
现在五轴加工中心逐渐成为机械加工业中的最主要设备，他加工范围广，实用量大，近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可使用于航空、航天领域中的零件加工；有专用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面进行超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的加工中心、生产效率高且具有柔性化特点。性能：普遍采用了转速为每分钟几万转以上的点主轴，执行ISO/VDI检测标准,促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能：融合了激光加工的符合功能，结构上适合于组成模块是制造单元（FMC）和柔性生产线（FMS），并具有机电、通信一体话功能。
领先一步的机床制造商正在构想未来的“加工中心”。它将是万能型的设备，可用于车、铣、磨、激光加工等，将真正意义上成为加工中心；全自动地从材料送进到成品产出，粗精加工，淬硬处理，超精加工，自动检测，自动校正，将无所不能；设备将重视环保、节能，呈现出绿色制造业的标志；21世纪时代特征的IT功能是绝对不可少的，设备将通过网络与外界交换信息，获得最新的技术成果，人类的智慧将在高科技加工产品加工中心上得到充分的展现。
（二）五轴机床
1.五轴机床的结构特点
五轴加工机床与普通机床的主要区别：
普通机床：三个直线坐标轴如图1-1所示。
五轴机床：三个直线坐标轴＋至少两个旋转坐标轴，而且可以五轴联动如图1-2所示。
图1-1三轴加工 图1-2五轴加工
五轴机床的结构如图1-3所示。
旋转主轴头加旋转工作台 两轴旋转工作台 两轴旋转主轴台
图1-3五轴机床的结构
2.五轴机床的类型
双摆台式的五轴联动铣床，很多中、小型五轴联动数控铣床均采用双摆台形式。由于被加工的工件相对较小、较轻,所以机床设计为双摆台的形式可以更有效地利用机床空间使加工范围更大，因为主轴是固定不变的，所以刀具长度不会影响摆动误差。同时由于工作台可旋转和可倾斜，便于操作。上文中所述3+2形式的立式五轴联动加工中心就是典型的双摆台形式。双摆台式的五轴联动数控铣床的结构形式如图1-4所示。
图1-4双摆台式的五轴联动数控铣床的结构
双摆头的五轴联动机床，图1-5示意出双摆头五轴机床的运动形式。一般重型机床都采用这种设计形式，也有一些中小型机床采用这种设计。
图1-5双摆头式五轴联动数控铣床的结构
一摆头一摆台的五轴联动机床，有很多中小型机床采用这种一摆头一摆台的五轴联动形式，如图1-6所示。德玛吉DMU60P五轴机床属于主轴摆动式的五轴机床。B轴数控铣头（选项），以M功能控制液压夹紧旋转范围内装数控工作台，由两对双向预紧小齿轮驱动。
图1-6一摆头一摆台式五轴联动数控铣床的结构
（三）多轴数控加工工艺
1.多轴数控加工工艺的特点
四轴联动数控加工工艺的特点：刀杆摆动的四轴联动数控加工机床，可在一个工位上加工三轴机床无法加工的倒勾面、四角；加旋转轴的四轴联动数控加工机床，类似于车床的 旋转轴加工方式，可将零件绕某一轴翻转任意角度进行加工（一次装夹，加工上、下、前、后4个工位），减少了夹具和重复安装错误，优势在于如轴类、盘类。人工骨骼等的加工。
日期： 【摘要】
数控技术已经成为现代加工行业必不可少的一项技术，高速切削与五轴加工技术在发达国家已经广泛应用，而该技术在我国的研究和应用还处在起步阶段，与发达国家还有很大的差距，但该技术的引进和应用正在迅速发展。
本次论文主要研究五轴加工技术以及运用NX和VERICUT软件的构建虚拟双摆头五轴联动机床并且通过一典型零件进行仿真验证。结果表明，通过构建虚拟双摆头五轴联动机床，可以验证NX代码的有效性，并可以进一步优化程序，提高设备的使用率，从而提高生产效率。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】数控技术；五轴加工；建模；机床构建；仿真
引言 1
一、五轴加工技术概述 2
（一）五轴加工技术 2
（二）五轴机床 3
（三）多轴数控加工工艺 5
二、基于NX五轴双摆头机床的建模 6
（一）机床及数控系统介绍 6
（二）UG机床建模 7
三、VERICUT中机床构建 10
四、旋钮零件仿真加工 13
（一）零件说明及零件编程 13
（二）数控系统配置 16
（三）刀具库构建 16
（四）零件仿真 17
总结 18
参考文献 19
谢辞 20
引言
近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的需要，对高档的数控机床提出了急迫的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，反映了一个国家的工业发展水平状况。五轴联动数控机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响力。 现在，大家普遍认为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。所以，每当人们在设计、研制复杂曲面遇到无法解决的难题时，往往转向求助五轴数控系统。由于五轴联动数控机床系统价格十分昂贵，加之NC程序制作较难，使五轴系统难以“平民”化应用。但近年来，随着计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）系统取得了突破性发展，珊星公司等中国多家数控企业，纷纷推出五轴联动数控机床系统，打破了外国的技术封锁，占领了这一战略性产业的至高点，大大降低了其应用成本，从而使中国装备制造业迎来了一个崭新的时代！以信息技术为代表的现代科学的发展对装备制造业注入了强劲的动力，同时也对它提出更强要求，更加突出了机械装备制造业作为高新技术产业化载体在推动整个社会技术进步和产业升级中无可替代的基础作用。作为国民经济增长和技术升级的原动力，以五轴联动为标志的机械装备制造业将伴随着高新技术和新兴产业的发展而共同进步。中国不仅要做世界制造的大国，更要做世界制造强国！预计在不久的将来，随着五轴联动数控机床系统的普及推广，必将为中国成为世界最强国奠定坚实的基础！
一、五轴加工技术概述
（一）五轴加工技术
1.五轴加工的概念
在一台机床上至少有五个坐标轴（三个直线坐标和两个旋转坐标），而且可以在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。最早应用于航天航空、船舶等军事工业后来应用于汽车、模具等行业，逐步“平民化”发展国际上把五轴加工技术作为一个国家工业化水平的标志
2.五轴加工的优点
1）仅需一次装夹，就能完成复杂零件的全部或大部分加工——提高加工的质量和效率
2）有些形状复杂的零部件的加工，只有采用五轴加工才能实现——扩大工艺范围
3）适应目前数控机床发展的新方向——复合化
4）形状复杂、加工通道敞开性差的零件
5）曲面复杂且加工表面面积大，需要较高切削效率的零件
6）可以使用三轴加工的零件，但考虑到某些因素，有时也会提出采用五轴加工
3.五轴加工技术的应用现状
在机床生产方面，已能自行开发生产，产品技术水平和质量可靠性有一定提高，但与发达国家相比还有较大的差距。
在加工应用方面，主要应用于航天航空、发电设备、船舶等行业，并逐步向汽车、模具等行业推广应用。
4.五轴加工技术的发展趋势
现在五轴加工中心逐渐成为机械加工业中的最主要设备，他加工范围广，实用量大，近年来在品种、性能、功能方面有很大的发展。品种：有新型的立、卧五轴联动加工中心，可使用于航空、航天领域中的零件加工；有专用于模具加工的高性能加工中心，集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面进行超精加工；有适用于汽车、摩托车大批量零件加工的加工中心、生产效率高且具有柔性化特点。性能：普遍采用了转速为每分钟几万转以上的点主轴，执行ISO/VDI检测标准,促使制造商提高加工中心的双向定位精度。功能：融合了激光加工的符合功能，结构上适合于组成模块是制造单元（FMC）和柔性生产线（FMS），并具有机电、通信一体话功能。
领先一步的机床制造商正在构想未来的“加工中心”。它将是万能型的设备，可用于车、铣、磨、激光加工等，将真正意义上成为加工中心；全自动地从材料送进到成品产出，粗精加工，淬硬处理，超精加工，自动检测，自动校正，将无所不能；设备将重视环保、节能，呈现出绿色制造业的标志；21世纪时代特征的IT功能是绝对不可少的，设备将通过网络与外界交换信息，获得最新的技术成果，人类的智慧将在高科技加工产品加工中心上得到充分的展现。
（二）五轴机床
1.五轴机床的结构特点
五轴加工机床与普通机床的主要区别：
普通机床：三个直线坐标轴如图1-1所示。
五轴机床：三个直线坐标轴＋至少两个旋转坐标轴，而且可以五轴联动如图1-2所示。
图1-1三轴加工 图1-2五轴加工
五轴机床的结构如图1-3所示。
旋转主轴头加旋转工作台 两轴旋转工作台 两轴旋转主轴台
图1-3五轴机床的结构
2.五轴机床的类型
双摆台式的五轴联动铣床，很多中、小型五轴联动数控铣床均采用双摆台形式。由于被加工的工件相对较小、较轻,所以机床设计为双摆台的形式可以更有效地利用机床空间使加工范围更大，因为主轴是固定不变的，所以刀具长度不会影响摆动误差。同时由于工作台可旋转和可倾斜，便于操作。上文中所述3+2形式的立式五轴联动加工中心就是典型的双摆台形式。双摆台式的五轴联动数控铣床的结构形式如图1-4所示。
图1-4双摆台式的五轴联动数控铣床的结构
双摆头的五轴联动机床，图1-5示意出双摆头五轴机床的运动形式。一般重型机床都采用这种设计形式，也有一些中小型机床采用这种设计。
图1-5双摆头式五轴联动数控铣床的结构
一摆头一摆台的五轴联动机床，有很多中小型机床采用这种一摆头一摆台的五轴联动形式，如图1-6所示。德玛吉DMU60P五轴机床属于主轴摆动式的五轴机床。B轴数控铣头（选项），以M功能控制液压夹紧旋转范围内装数控工作台，由两对双向预紧小齿轮驱动。
图1-6一摆头一摆台式五轴联动数控铣床的结构
（三）多轴数控加工工艺
1.多轴数控加工工艺的特点
四轴联动数控加工工艺的特点：刀杆摆动的四轴联动数控加工机床，可在一个工位上加工三轴机床无法加工的倒勾面、四角；加旋转轴的四轴联动数控加工机床，类似于车床的 旋转轴加工方式，可将零件绕某一轴翻转任意角度进行加工（一次装夹，加工上、下、前、后4个工位），减少了夹具和重复安装错误，优势在于如轴类、盘类。人工骨骼等的加工。
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