NX CAM在五轴定位加工中的应用

一、五轴联动加工与五轴定位加工的特点与差异

    五轴联动加工与五轴定位加工适用的行业对象不同，联动加工适合曲面加 工，定位加工适合于平面加工，我厂为 机械厂，故本文介绍后一种方法。表1为两者的区别。

    图1为我单位某工件，图中除红色 面(圆角面)必须用五轴联动外，其余部位均可使用定位加工实现。

二、五轴定位加工手工编程与电脑编程的特点与差异

    一直以来，我厂五轴机床并未发挥其应有的性能，开始时作三轴使 用，后来虽使用了五轴功能，但处于手工作业(简称“手工五轴编程”)的方 式：加工前由程序员告知操作者机床刀 轴的角度，操作者根据此角度在机床中 手动设置B C 轴，然后在工件上对刀， 使其与编程的坐标系一致，再调用程序加工，亦即手工作旋转轴定位动作，然 后以三轴方式加工。由于此方式涉及手 工计算B C 轴旋转角度，故计算容易失 误，增加多余劳动，加工工位多时，效 率低下。且对稍复杂零件如图1当中的 蓝色圆柱面(及孔)，虽能计算出圆柱轴线的旋转轴定位角度但却无法在加工 方向上对刀加工。

    在实用化的五轴定位加工中，上述旋转轴BC的旋转角度、定位位置数值均由电脑通过指定局部坐标系并 由后处理生成的(简称“自动五轴编 程”)，编程员只需在编程时设置不同待加工部位的局部坐标系，在此坐标系 下以普通三轴方式编程即可。由此，编 程员只需校核实体模型的正确和准确与 否，至于机床如何旋转与定位，便变得 与编程无关，亦与操作者无关。表2所 示为“手工五轴编程”与“自动五轴编程”的对比。

三、NX　CAM在“支架”定 位加工中的实现

    “支架”产品如图2所示：要求一次装夹加工完成除总长外全部特征。加工坐标系G54原点位于工件上表面圆心处。其中+X 指向凸耳方向，+Y 指向工件后方，+Z 向上。操作者以此坐标系对刀。

    1.工艺规划

    此工件已精车完成外形，铣加工部分可在一次装夹中全部完成，其中四个径向槽、Φ 1.5光孔(图中最小孔)及凸耳根部的清根(图中红色线处)需使用5轴定位功能，其余均可使用3轴功能完成。因本文讨论五轴定位功能，故以图中红色线处的清根加工为例说明。

    2.五轴定位加工的原理

    五轴定位加工的原理实质上就是三轴功能在特定角度(即“定位”)上的实现，简单地说，就是当机床转了角 度以后，还是以普通三轴的方式进行加工，因此三轴应用上的特性均可在五轴 定位加工上重复使用，其实现的方法是 通过对坐标系的旋转和平移。结合图例 来说，即由图2 的对刀坐标系G 54(又 称“主坐标系”)转变为如图3所示的 加工(编程)坐标系(又称“局部坐标 系”，原点位于Φ 1.5孔圆心，+X 仍指向 凸耳方向，+Y 变为指向工件上方，+Z 变 为指向工件前方)，上述步骤的意义和 目的在于：主坐标系G 54沿用普通三轴对 刀方式，对机床操作者无任何其他额外 要求;局部坐标系与操作者无关，它只用来生成控制机床BC 轴旋转定位的坐标值，B C 轴依此坐标值并通过840D系统的 R T C P功能(即T R A O R I指令)自动跟踪至 新的坐标位置。当然，旋转轴的旋转角 度需经由后处理正确计算出来。

    对于840D系统的程序格式而言，旋 转指令为ROT和AROT，平移指令为TRANS 和ATRANS，需要注意的是，ROT和TRANS 指令均为替换指令，其后再次平移或旋 转需使用附加指令。

    3.运用NX　CAM编程

    以图3为例一步一步说明如何实现NX 的定位加工编程。