UGNX120多轴数控编程与加工案例教程版课件第2章

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1、多轴编程基础知识多轴编程基础知识 德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 第二章第二章 多轴编程基础知识 德厚学勤 技高业精 工于继承 志在创多轴编程基础知识多轴编程基础知识德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新知识目标：知识目标：了解驱动方法（曲线/点、螺旋、边界、引导曲线、曲面区域、流线、径向切削、外形轮廓铣）；了解刀轴（远离点、朝向点、远离直线、朝向直线、相对矢量、垂直于部件、相对于部件、4轴，垂直于部件、4轴，相对于部件、双4轴在部件上、插补矢量、优化后驱动、垂直于驱动体、侧刃驱动、相对应驱动体、4轴，垂直于驱动体、4轴，

2、相对于驱动体、双4轴在驱动体上）的使用；了解投影矢量（指定矢量、刀轴、远离点、朝向点、远离直线、朝向直线、垂直驱动体/朝向驱动体、刀轴向上）的使用。能力目标：能力目标：掌握多轴编程基础知识。多轴编程基础知识德厚学勤 技高业精 工于继承 志在创新多轴编程基础知识多轴编程基础知识德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 1.驱动方法驱动方法（曲线/点、螺旋、边界、引导曲线、曲面区域、流线、径向切削、外形轮廓铣）； 2.刀轴刀轴（远离点、朝向点、远离直线、朝向直线、相对矢量、垂直于部件、相对于部件、4轴，垂直于部件、4轴，相对于部件、双4轴在部件上、插补矢量、优化后驱动

3、、垂直于驱动体、侧刃驱动、相对于驱动体、4轴，垂直于驱动体、4轴，相对于驱动体、双4轴在驱动体上）； 3.投影矢量投影矢量（指定矢量、刀轴、远离点、朝向点、远离直线、朝向直线、垂直驱动体/朝向驱动体、刀轴向上）。多轴编程基础知识德厚学勤 技高业精 工于继承 志在创新多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新一、驱动方法 驱动方法就是产生刀路的一个载体，通过驱动体根据所定义的切削方法在驱动体上产生驱动点，这些驱动点根据投影矢量和刀轴的配合使用，使部件上产生刀路的一种方法。 驱动方法：曲线/点（常用）、螺旋式、边界、引导曲

4、线、曲面区域（常用）、流线（常用）、刀轨、径向铣削、外形轮廓铣（常用），如图2-1所示 图2-1多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 1. 曲线/点 曲线驱动，可以根据给的的曲线生成走刀轨迹，一般应用于刻字、做标记线、铣流道槽等等，如图2-2所示。 点驱动，能根据设定好的点位，生成刀具轨迹。可用于输出多工序连续加工之间的一个安全刀位点（定位点），如图2-3所示。 图2-2图2-3多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础

5、知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 2. 螺旋 螺旋驱动，能保持单向的连续切削，避免机床急剧的反向走刀继而产生顿挫感和加工痕迹，主要应用于高速加工，可以运用在平面上或者曲面上，如图2-4所示。图2-4多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 3. 边界 边界驱动，直接通过部件表面输出刀具轨迹，复杂表面不需要做辅助驱动面，但是受投影平面和投影矢量的限制，如图2-5所示。图2-5多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤

6、技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 4. 引导曲线 引导曲线驱动，多用于比较常规的圆形/长方形等高面加工、非规则的弯管类零件，如图2-6所示。图2-6多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 5. 曲面区域 曲面区域驱动，通过指定的曲面输出刀具轨迹，曲面驱动具有最多的刀轴控制方式，因而曲面区域驱动在多轴中应用的最为广泛。但是曲面区域驱动对曲面的质量要求很高，多个

7、曲面之间要求连续相切，并且要求每个曲面的UV网格一致，曲面的UV网格决定了刀具轨迹好与不好，如图2-7所示。图2-7多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 6. 流线 流线驱动，通过指定流曲线与交叉曲线生成刀具轨迹，流曲线决定刀具轨迹的形状，交叉曲线决定刀具轨迹的边界（也可以不定义），对曲面的质量没有要求，但曲线的光顺度有一定的影响，如图2-9所示。图2-9多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚

8、学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 7. 径向切削 径向切削驱动，径向切削驱动方法允许您使用指定的“步距”、“带宽”和“切削类型”生成沿着并垂直于给定边界的“驱动轨迹”。此驱动方法可用于创建清根操作，如图2-10所示。图2-10多轴编程基础知识驱动方法德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识驱动方法驱动方法德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 8. 外形轮廓铣 外形轮廓铣驱动，可以利用壁几何体与底面生成刀具轨迹，刀具侧刃始终与选定的壁相切，端刃与底面接触，如图2-12所示。图2-12多轴编程基础知识驱动方法

9、德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 二、 刀轴 一般情况下是指刀具相对工件的位置状态（在加工中刀具的倾斜或者固定方向）。根据刀轴矢量的不同，刀轴又可以分为：固定刀轴和可变刀轴。两者的区别在于，固定刀轴的方向在加工过程中始终与刀轴矢量平行，而可变刀轴在沿着刀具路径移动时可不断变化。 刀轴：（远离点、朝向点、远离直线、朝向直线、相对矢量、垂直于部件、相对于部件、4轴，垂直于部件、4轴，相对于部件、双4轴在部件上、插补矢量、优化后驱动、垂直于驱动体、侧刃驱动、相对应驱动体、4轴，垂直于驱动体、4

10、轴，相对于驱动体、双4轴在驱动体上图2-12A多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 1. 远离点 远离点，通过指定一聚焦点来定义可变刀轴矢量，它以指定的聚焦点为起点，并指向刀柄所形成的矢量，作为可变刀轴矢量。刀具轴将始终通过此点，并且绕着此点旋转。如图2-13所示。（聚焦点必须位于刀具与零件几何接触表面的另一侧）图2-13多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在

11、创新志在创新 2. 朝向点 朝向点，通过指定一聚焦点来定义可变刀轴矢量，它以指定的聚焦点为起点，并指向刀尖所形成的矢量，作为可变刀轴矢量。刀具轴将始终通过此点，并且绕着此点旋转。如图2-14所示。（聚焦点必须位于刀具与零件几何接触表面的同一侧）图2-14多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 3. 远离直线 远离直线，用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢量沿指定直线（聚焦线）移动，并垂直于该直线（聚焦线），且从刀尖指向指定直线（聚焦线），如图2-15所示。

12、（指定的直线必须位于刀具与零件几何接触表面的另外一侧）图2-15多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 4. 朝向直线 朝向直线，用指定的一条直线来定义可变刀轴矢量。定义的可变刀轴矢量沿指定直线（聚焦线）移动，并垂直于该直线（聚焦线），且从刀柄指向指定直线（聚焦线），如图2-16所示。（指定的直线必须位于刀具与零件几何接触表面的同一侧）图2-16多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精

13、工于继承工于继承 志在创新志在创新 5. 相对于矢量 相对矢量，通过定义相对于矢量的前倾角和侧倾角确定刀轴方向，图下图2-17所示。“前倾角”定义了刀具沿“刀轨”前倾或后倾的角度。为刀轴与刀具路径切削方向的夹角，角度为正时称为前倾为负时称为后倾，如图2-18所示。“侧倾角”定义了刀具从一侧到另一侧的角度。正为刀轴绕刀具路径切削方向侧偏一个角度，角度为正时称为右倾，角度为负时称为左倾，如图2-18所示。图2-18图2-17多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 6. 垂直于

14、部件 垂直于部件，可变刀轴矢量在每一个接触点处垂直于零件几何表面，如图2-19所示。注意：选用刀轴为垂直于部件，那么必须选择工件几何体，并且投影矢量不能是刀轴。图2-19多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新7. 相对于部件 相对于部件，通过指定前倾角和侧倾角，来定义相对于零件几何表面法向矢量，从而确定刀轴方向（在4轴垂直于部件的机床上增加了前倾角、侧倾角），如图2-20所示。 前倾角度定义刀具沿刀具运动方向朝前或朝后倾斜的角度。前倾角为正时，刀具基于刀具路径的方向朝前倾

15、斜；前倾角度为负时，刀具基于刀具路径的方向朝后倾斜。 侧倾角度定义刀具相对于刀具路径往外倾斜的角度。沿刀具路径看，侧倾角度为正，使刀具往刀具路径右边倾斜；侧倾角度为负，使刀具往刀具路径左边倾斜。与前倾角度不同，侧倾角度总是固定在一个方向，并不依赖于刀具运动方向。图2-20多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 在相对于部件参数里面，还可以设置最大和最小倾斜角度。这些参数将定义刀具偏离指定的前倾角或侧倾角的程度。例如，如果将前倾角定义为 20 度，最小前倾角定义为 15 度

16、，最大前倾角定义为 25 度，那么刀具轴可以偏离前倾角正负 5 度。最小值必须小于或等于相应的“前倾角”或“侧倾角”的角度值。最大值必须大于或等于相应的“前倾角”或“侧倾角”的角度值，如图2-21所示。 20度前倾角，0度侧倾角“刀具轴”在避免过切部件时将忽略“前倾角”或“侧倾角”。在上图中，刀具将垂直以避免过切。图2-21多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 8. 4轴，垂直于部件 刀轴矢量始终与指定的旋转轴（第4轴）垂直。里面的旋转角度，是使“刀具轴”相对于“部件表

17、面”的另一垂直轴向前或向后倾斜。与“前倾角”不同，4轴旋转角度始终向垂直轴的同一侧倾斜，它与刀具运动方向无关，如图2-22所示。 注意：选用刀轴为4轴垂直于部件，那么必须选择工件几何体，并且投影矢量不能是刀轴。图2-22多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 9. 4轴，相对于部件 通过指定第四轴及其旋转角度、前倾角度与侧倾角度来定义刀轴矢量。里面的旋转角度，是使“刀具轴”相对于“部件表面”的另一垂直轴向前或向后倾斜。4轴，相对于部件的工作方式与“4轴，垂直于部件”基本相

18、同。但此外，您还可以定义一个“前倾角”和一个“侧倾角”，这两个值通常保留为其缺省值0度，如图2-23所示。图2-23多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 10. 双4轴在部件上 双4轴在部件上与“4轴，相对于部件”的工作方式基本相同。与“4轴，相对于部件”类似，可以指定一个4轴旋转角、前倾角和侧倾角。4轴旋转角绕一个轴旋转部件也可以增加一个回转轴旋转部件如图2-24所示。在“双4轴”中，可以分别为 Zig 运动和 Zag 运动定义这些参数。注意：若在Zig方向与Zag方

19、向指定不同的旋转轴进行切削时，实际上就产生五轴切削操作，如图2-25所示。图2-25图2-24多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 11. 插补矢量 插补矢量，通过在指定点定义矢量来控制刀轴矢量。也可用来调整刀轴，以避免刀具悬空或避让障碍物。根据创建光顺刀轴运动的需要，可以从驱动曲面上的指定位置处，定义出任意数量的矢量，然后将按定义的矢量，在驱动几何上的任意点处插补刀轴。指定的矢量越多，对刀轴就有越多的控制，如图2-26所示。图2-26多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高

20、业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 12. 优化后驱动 优化后驱动刀轴控制方法使刀具前倾角与驱动几何体曲率匹配。在凸起部分，自动保持小的前倾角，以便移除更多材料。在下凹区域中，自动增加前倾角以防止刀跟过切驱动几何体，并使前倾角足够小以防止刀前端过切驱动几何体。多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新 13. 垂直于驱动体 垂直于驱动体，在每一个接触点处，创建垂直于驱动曲面的可变刀轴

21、矢量。刀具永远垂直于驱动的曲面，直接在驱动曲面上生成刀具轨迹。“垂直于驱动体”可用于在非常复杂的“部件表面”上控制刀具轴的运动，（驱动曲面可以是零件的面，也可以是与零件无关的面）如图2-28所示。图2-26多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新14. 侧刃驱动 侧刃驱动，用驱动曲面的直纹线来定义刀轴矢量，通过指定侧刃方向，可以使刀具的侧刃加工驱动曲面，而刀尖加工零件几何表面。通过定义侧倾角可以使刀刃与被选取的驱动面形成一个角度。15. 相对于驱动体 通过指定引导角与倾斜角

22、，来定义相对于驱动曲面法向矢量的可变刀轴矢量。16. 4轴，垂直于驱动体 通过指定旋转轴（即第四轴）及其旋转角度来定义刀轴矢量。即刀轴先从驱动曲面法向、旋转到旋转轴的法向平面，然后基于刀具运动方向朝前或朝后倾斜一个旋转角度。多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识刀轴刀轴德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新17. 4轴，相对于驱动体 通过指定第四轴及其旋转角度、引导角度与倾斜角度来定义刀轴矢量。即先使刀轴从驱动曲面法向、基于刀具运动方向朝前或朝后倾斜引导角度与倾斜角度，然后投射到正确的第四轴运动平面，最后旋转一个旋转

23、角度。18. 双4轴在驱动体上 通过指定第四轴及其旋转角度、引导角度与倾斜角度来定义刀轴矢量。即分别在Zig方向与Zag方向，先使刀轴从驱动曲面法向、基于刀具运动方向朝前或朝后倾斜引导角度与倾斜角度，然后投射到正确的第四轴运动平面，最后旋转一个旋转角度。多轴编程基础知识刀轴德厚学勤 技高业精 工于继承 志多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新投影矢量：投影矢量：用于指引驱动点怎样投射到部件表面。确定了加工区域后，驱动是生成刀路的基础，投影矢量决定了驱动从哪个方向投影到部件表面上从而产生刀具轨迹。多轴编程基础知识投影

24、矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新1. 指定矢量，如图2-31和图2-32所示。图2-31图2-32多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新2. 刀轴，如图2-33和图2-34所示图2-33图2-34多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于

25、继承 志在创新志在创新多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承 多轴编程基础知识多轴编程基础知识投影矢量投影矢量德厚学勤德厚学勤 技高业精技高业精 工于继承工于继承 志在创新志在创新多轴编程基础知识投影矢量德厚学勤 技高业精 工于继承