|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
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。 : O, u4 R& p1 l1 p: C8 u, p% ~ `
# ~3 P7 h8 J4 L3 M' e6 L1 d0 S( A4 P, g5 q* O: i
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。
. t( t$ ?+ n2 W1 @
1 a2 C& L V: f V6 i& k 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。
$ C' d8 X" b5 K9 n! G& k0 ~: G
. ~, c: B& \3 o) K/ a# M& {( j- M; H: L5 l& I/ i- g
一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
2 J& n% J* _- G. C5 l7 V4 h
( b$ l8 g }4 O" P) t 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。
; X2 g) v0 d, r7 @
; q- ^0 s7 y B$ S5 O0 d E/ U 1. FIDIA T20的配置
( s+ Y8 x4 i9 {4 s1 p
/ j& h9 V# A9 _# F0 I& @ 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°
6 e# G+ W+ J7 h8 P! ] v2 ^6 {% N$ \' s2 z
2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件! ?3 {7 Y- f3 h- x w
6 W' R( k; {& m# X 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
9 r$ {7 U, s e% o& S( S8 C8 Y
% s2 F+ }! D8 T! T! L1 R4 A8 l+ C' g) W0 |; y
! p# u* v9 u7 j: [7 f( @) O
图1
' U$ J0 {: H4 \9 l
# Q/ C; H" V, |0 d& l
' R1 b) }7 x, \二、5轴钻孔的应用# ^& U) O( {# D
: x0 q: P4 O8 o) {, T; N1 [% ?) x 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。' L5 o; \8 z9 F6 H6 P+ f
* q6 ]: D+ L, J
( G* z K# F" v; J) N0 l
! V# ^5 x' U$ j8 B6 a/ `图2
/ h! {% x; D3 W$ J B3 ~2 O- M9 V, S$ O3 A1 H$ `3 H- n
(1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
+ z% R% R+ ?% o& V4 ]5 v9 x3 `. g& ?4 |# L$ G( O0 u3 l( T6 {$ |; S
(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；% [+ L! M- d2 z3 d, i+ |
1 ^' y' O5 ?7 N/ T (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；( U( e' x: a3 Z! M4 V" v: n
9 |0 C5 g4 Q4 ` U( o- I" l- a9 ^ (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。
5 m X' y9 r; a5 q: y
) \0 s/ M! X! g% [3 ^; s2 b% T% I9 I' K5 x
3 `) r+ f. Q6 Q2 P. S7 u
图3
" n2 J% p% X& p L5 h7 H
: j7 ?# A, j( a$ F& b
! J' a8 ~/ e. w5 ]
2 |7 N7 d. Q2 ` L/ }! P) A图4 9 ?, v' k5 V+ }3 I& {$ U
0 P7 t# F/ @% s( @$ r, M {4 |3 n$ I4 [
, p5 v2 l9 t7 n9 N, J
图5 ( ~, K- V2 X) y! E, g. K1 W
- e/ l9 _% X: }0 y) H
1 k: @9 w! J6 {/ g$ V三、5轴加工拔模角面的应用" O- d3 a+ p m# Z ^* y
* f- v# v" m, p# c& x; C' y 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。; K! ^" j6 @/ O/ ^; O/ A9 ~
- u- p( n! q# q1 H- b" B, ~8 P, B( {
% D& ^3 d7 S- ]+ g% {4 g
9 ]/ {8 O, x9 E: P2 F% I% v图6
, u7 F F- c0 f- }( i' B; M" _
8 j" c! w1 a- a) h5 |9 {; `" ] (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；
5 n+ @ A" _+ d3 p" \" z+ I4 p1 k& N3 z" M7 w4 K) T% O$ V
(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；, B' Y6 {! d! T. n
5 P: c4 B0 {6 N- l8 v+ s
(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；
0 a& Z7 f. X) U0 W6 F
9 A4 ?- G0 ?1 ?9 @' U( G0 I3 E (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；3 h9 z) J2 t4 {5 a8 V% g
. ?( `" g7 C& u- m( K) D1 } (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。% u, Z/ F" w- q1 J- ~' B( y
/ Y$ X: Z8 ^+ U# m% q4 g' v
% O/ ]( j$ x% t( B U
! @ e1 |; |& T1 y* V图7
" |7 ~. T1 @ K6 \% h/ D# A. f
' w. Y- y9 g. t) K. [7 }
* y. k; P* A4 a [* K7 R6 E% q
6 j: |/ n3 y, A" X' b8 Y% l7 S图83 X1 |: Z5 n6 [& w
i5 i: }! r% t, q6 h4 p
5 ]! F, q. _% R( z$ \
/ I. ~- J/ Z+ a9 S& {图9
7 e. w$ T2 V' W
" N7 _/ e* p; A/ ]5 E$ ]7 B8 }6 V" D7 c8 A4 H% G
3 W' t* I& q" j* C8 @& K- j
图101 A- U2 @+ }5 N' i
' B. D6 @1 m, k" A- Z; W
/ {1 @4 n4 F7 m2 `+ a8 X' d, j; {. ]- x4 j1 J: P
图11
( S% h* r2 }) u1 F0 V, O) p; t; n* Y6 a
4 ` k2 F# P( v3 X6 n2 b! n. o1 e
8 X1 \% q X9 t4 d$ Q图12
! j! x4 C+ Y$ |, Z( m# ~ G3 q2 N1 R0 p6 G& U3 e( Q7 P
" G# U7 C6 [$ H0 V" h0 e7 V, r/ z四、4轴加工的应用
; L% X4 [. U( r3 X- I
5 Q' Q: X7 D- B8 }) { 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。
1 H3 G( k2 b7 ?! {, x% G& p" `9 ?' }& O6 Z
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：
& i4 I, Z6 n( s: w& o% B
: I# ?% m3 Z$ j6 q, @; g3 J (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；8 {+ ~6 O# W% ^. |8 s) S
~; _8 P/ F3 i" A7 R0 h) }
7 O- ~9 S% `3 r/ {0 H/ A1 I# C1 x, X l Z3 H3 ~( Y& b
图13
) c. m% f# a0 ^5 j; |/ S; Q2 s' J3 Y* W2 I R3 S9 a
(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；) B* m* p6 F& @9 t) _
" ^. l1 N4 }! [) F' S* ?1 S
4 } _. Z3 d2 x% y F9 `
+ i% S6 H9 T# c E+ n! h1 W图14
$ W8 H* c) |& p
; ], B/ E# N( L# u! x j2 t( C' \. _/ Q
9 m/ d4 Y9 k: c! r. G7 t' R
图15
5 k2 ~4 m$ G4 n) i+ e" o6 s. c6 m6 S7 R' x: n4 R( p
(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；
1 E- G, |7 Q7 n5 B: F
7 P0 T/ h3 }7 l
4 u/ w0 ? y4 S1 i4 M
5 x4 A2 e2 |' `3 j: I2 U( o图16
# R0 l4 Z" Y- I6 j% \! \1 v# W8 H, |, X
(4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
1 I* c# ]% B1 y- ^( R! K4 [7 H) O6 P/ [& R+ I
* R. K( J* ^% d0 P! C
6 E+ s4 S* S4 |图17
9 W6 W! b! |, M$ g
7 Y1 ?, v& D: F3 E3 p
% B* m5 [0 [* C& t1 ^' Q1 |5 Z" S# p9 C9 G* j% ]8 ]/ O
图18; `' N" i- p) d% k3 G
2 A1 ^% } f. T) \. r/ ~ (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。7 A, u) N) F" P/ ^' i
# R3 K4 E. t7 h6 W& ~
$ }9 G/ H) d* l- c+ _ \6 N4 g7 t. f' u4 T6 c
图19
+ c* B% f8 _# |
- M/ m, n/ Q ]4 k# L$ k+ h! n* `
五、结束语
4 V7 s: G$ o x% b$ \" i7 G4 r5 ~+ D6 \: R M% o3 F3 O' K% E/ ?
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。 |
|
发表于 2009-1-2 20:55:14