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MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用
, Z7 t- W3 M" P, r2 c+ _作者：成都飞机设计研究所制造中心 李丽梅 | 阅读次数：347 转自：《CAD/CAM与制造业信息化》 时间：2006年5月10日13:37 : i4 ]) c; Z, g1 A+ K
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5轴加工相对三轴加工而言，具有很多优越性，比如可以扩大加工范围，提高加工效率和加工精度等。因此，5轴加工目前在制造业的应用越来越广泛，5轴加工的刀具路径生成方法逐渐被各大CAM软件公司列为研究重点。作为实用性很强的MasterCAM软件，它在其 V9版新增了比较成熟的5轴（含4轴）加工模块，主要提供了5种生成5轴加工刀具路径的方法，即曲线、钻孔、拔模角面、曲面流线和多重曲面5轴加工方法，同时还有4轴加工法。本文讲述了4个MasterCAM V9典型应用实例，对于想了解这方面更多的内容的读者，本文将是不错的选择。 0 R5 u! J) S# d& I$ {3 s
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MasterCAM V9的5轴模块对于常规涉及的曲面加工已经能够基本够用了，但是5轴加工有一个很现实的问题，那就是首先要解决后置处理程序的问题。因为5轴数控机床的配置多种多样，有工作台双摆动，主轴双摆动，工作台旋转与主轴摆动复合运动等多种形式，所以尽管MasterCAM V9提供了5轴加工模块，但要使生成的刀具路径能够后置处理成适合某5轴机床数控系统加工的NC程序，首先应开发出适应所使用的5轴机床的后置处理程序。
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笔者在工作实践中，通过参考相关资料，仔细研究并验证后，开发出了适应FIDIA T20的5轴机床后置处理程序。在此基础上应用MasterCAM V9的5轴加工模块，进行了一些较成功应用。
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一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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笔者利用MasterCAM V9提供的一个通用5轴后处理程序模板，即MPGEN5X_FANUC.PST，首先在充分了解模板的结构和内容的基础上，修改该程序模板的某些设置，即可得到适应FIDIA T20系统的5轴后置处理程序。
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1. FIDIA T20的配置, @8 h$ S4 c# N# B4 l
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主轴头双摆动，B为主动旋转轴，A为从动旋转轴，B轴在XZ平面内摆动，A轴在YZ平面内摆动，B轴的范围是±360°，A轴的范围≤＋104°
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# x; H, c' e; `; \ 2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
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; j: I U# O$ G- q 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
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图1 b+ F0 j/ C' J* `+ L) O$ h$ w
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二、5轴钻孔的应用* p& C6 Q( V1 f. e) |
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我们在实际加工中，往往需要钻曲面上的5轴法向孔或者石油钻头上的5轴切削齿孔，这些孔均要在T20上进行。以前的做法是在MasterCAM中先作出这些5轴孔的轴线，然后一根一根分析计算出每根线的B、A角度，最后手工在NC文件中输入B、A角度值。这种方法效率不高，而且容易出错。借助MasterCAM V9中Drill5ax的5轴钻孔功能，得到5轴钻孔刀具路径，然后用修改后的5轴后置处理程序进行POST，即可自动获得钻法线孔的NC文件。这样不仅提高了编程效率，同时又减少了出错机率。以图2钻曲面法向孔为例，说明MasterCAM V9中Drill5ax5轴钻孔功能的应用。
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图2 1 ]% X+ j7 A* ?' Y( v( Z
1 _& }( s2 S u7 @2 C$ X (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；0 {! f0 l7 \. V4 ]
) U/ J; x- ?* U- f4 H) H (2)生成法向孔加工刀具路径：选择Toolpaths－Multiaxis－Drill5ax，出现图3所示对话框，点击“Points/Lines”选项，用Endpoints方式选择每个法向孔轴线的下端点，相当于控制了刀具轴线的方向；
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3 B- X; Y5 C* p (3)选完要加工的点后，出现5轴钻孔对话框，参数设置如图4所示；! ]: S2 w5 {, O3 l3 n! e- _- Q
9 d, j' L5 s! O/ r5 e7 m2 G (4)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置处理程序后处理（Post）后得到的NC文件如图5所示。+ J! [. P2 z/ d
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图3
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三、5轴加工拔模角面的应用
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比如，实际中要在如图6所示的模具上加工扭转槽F，其底部带R3倒圆，槽的两个侧壁是空间扭转直纹面。加工方法是先在三轴上粗铣该槽，留精加工余量，然后在5轴铣床上用5轴联动方式精加工槽各面到位。考虑到槽宽及底部的R3倒圆，选用φ8(R3)铣刀加工。
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* K# N# z% v; t: Y# E9 W: | (1)选择Toolpaths－Multiaxis－Swarf5ax，出现图7所示对话框，点击“Chains”选项，按图8先选H再选G来确定刀具轴线的控制方向，然后点击“Surfaces”按钮，选择A、B、C、D面作为控制刀尖的曲面；' U- f0 A- v9 F& b$ X7 p
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(2)填写完成图7对话框后，进入Swarf5ax加工对话框图9，选择刀具；* l' _% A: o# f0 f! y! Y
+ Y; F0 I6 W k (3)点击图9中的“Multiaxis parameters”进入图10参数设置对话框，按图设置，注意刀具偏置的方向，它与你之前选择的Chains的方向有关；* [9 |8 Z( \# a$ J
) o. j' @, i+ V (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；1 T/ @2 l; Z- F% S Z: ]! ^+ e
4 A. t2 m4 I! _7 C, k2 i (5)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置处理程序Post后得到的NC文件如图12所示。0 e: s' \- F; u! R; Q' L, t
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4 G6 S3 k9 V- d/ a$ n图7. ~' S! v+ d& x1 E" |% ~" {
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四、4轴加工的应用) b0 e8 D$ Z( T T7 K% G0 W+ s
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在实际中往往要在某旋转体上加工沟槽形状，利用MasterCAM V9自带的回转功能，通过Contour中置换X或Y轴的功能，可以简单地将三轴问题转换成4轴刀具路径。
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假设有如图13所示的某轨迹CAD二维展开图，我们进行如下的步骤：
! D" {1 g2 P$ s2 G! x1 C3 S2 W0 ~1 y. W: y" B
(1)生成刀具路径：选择Toolpaths－Contour－Chain，选择图13所示的图素，串连方向如该图所示；
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1 T% e9 i5 {0 S" N图13) ]/ ~5 y) m- {1 v
7 c/ i9 k& e6 h( E9 t (2)之后进入图14所示的对话框，注意将Ratory Axis选中，进入图15所示的对话框，设置置换Y轴的参数，Ratory diameter设置成展开图的理论直径，置换轴的依据是想要刀具轴线与什么轴平行，就置换那个轴；
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5 m6 H* K0 ?1 Q: e图14$ g) e/ [9 r/ Y! \/ H5 y7 M+ _
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图15 y) a. t1 T3 m# n5 w" u, @9 D
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(3)置换Y轴的参数设置好后，进入图16所示的Contour parameters对话框，注意设置刀具的加工深度，把它设置成相对Ratory diameter理论旋转直径的数值；0 b* S: b, R& N. K3 H5 I \
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图16
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2 Q. M3 b+ x2 i% v9 Q# c1 t) i (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
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图17
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图18
* i6 r8 h% V* _3 b, A- F
) _* u8 i3 H2 ~, {! Y" O (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
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' J% ?$ {3 y e图19 {: q% q+ A+ R( b, P
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五、结束语
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MasterCAM V9中关于4轴、5轴加工方面的内容还很丰富，值得去深入研究的东西还有很多，而且还应该在实践中不断积累经验，使编制的程序更加优化，不断提高编程效率、加工效率和加工质量。 |
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发表于 2006-6-11 12:22:54
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发表于 2006-6-11 21:06:15
