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MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用 2 a% [# _& G! c1 n/ s! m) t
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 . g* b" p/ N% G
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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。
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5 { t$ l# j/ J$ q" n 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。1 d. P( Y6 E. I1 n f7 u
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I+ D3 M E) f! {1 _8 c" W一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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0 n1 h- ~" Z' j& c' c, L 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。$ ^3 D& f6 D2 |' ]2 C, i: f
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1. FIDIA T20的配置
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x% u. ]; Z8 I& F E3 P 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°% p# z; b# X! j0 ]& N5 e
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2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件" V: V% g x7 Q! V/ h; l7 f9 \
' Y+ D4 k9 A4 T+ k 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。3 }/ I: Z, j1 \! y6 K
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图1
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9 d/ k% E4 \! W8 @; m4 K) A二、5轴钻孔的应用6 K& N3 v; v7 H
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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。" {. l+ q$ R- K0 T3 G% `# Q
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4 [3 P7 j$ T' d, G8 l7 S图2
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$ `1 V! u/ L& o' n (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；+ V u: S* ~( H$ R
: M* i5 a; W: L2 \ (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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5 s% N* @! g6 a. u (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；
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(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。) |% x7 t/ W( w/ T) n# [ W u6 U
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Z: a4 R6 L! k7 v( h, Z, S1 K三、5轴加工拔模角面的应用
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7 q$ s& i: m* c2 O6 j 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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(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；7 J. [% a! V4 _4 T& O9 U# w% w5 `
4 A- s4 Z* }. I9 f( L) H7 B (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；
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4 K5 d7 W$ n) c% D" N& |' u (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；/ T! Y" I& e$ g, {7 Y3 X
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(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；& n- X; e# D% p3 w; n
& J* |3 m: U5 ^' e" w (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。3 j8 `1 `; ^ B) y4 f
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9 b y a. i9 D图7! U; i0 N @9 Z# O
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图104 p4 C0 z6 l% Y: @7 L
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1 ^# T7 t% G# @2 W2 w图12" T2 t- l; |1 N* _) R) y) ^
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8 M! Y* J- o, j四、4轴加工的应用
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8 V. i6 `9 ]' |: ` 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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2 j% }! N4 t+ n 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：
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(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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图13* X2 q; h+ V/ p$ i( S
s9 [( q" U3 q6 G! A( u+ 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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- d& U) w( g- V+ R" j; d图14$ g( k$ @ G5 t; ?; I- P6 [% ]# ~8 v
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图15, X j$ { y* K# `% p0 X
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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；
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; \3 r% ]& L4 w' n2 h5 o
; b, M4 h, T& E2 Z5 W) \; J图166 H& u, @2 c4 d% x' n! {$ _
9 U/ Z: u% C, d5 f6 e C$ ^% a (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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. e' \4 i" ^6 V( k' g# |. k; d
图17
: V& C3 i5 j! i, L- y' _& B! S( R1 e/ a' @* k2 [$ @) [
, C1 T! g$ s. m8 e2 n
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图18* C2 R% m/ I6 E1 z8 p
, L3 k+ }& @3 @# V (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
( B8 ~7 r* |( Y/ [6 _+ w: B/ [1 l6 G# z: I5 f
5 `4 @1 R; `- ]5 g+ N# y0 r2 x& E M' r6 y
图19
3 b8 R$ V; o: |" U6 D/ q7 a7 K
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i: d6 J4 i, O4 G/ A- @' j, D五、结束语
. a" U% ~5 H+ n1 N! ?% d) u: O, T/ R+ @/ i- v( K
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
楼主
发表于 2006-6-11 21:06:15
