MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用

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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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4 O, s; ^/ Q6 c7 o3 l) `  I- V    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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. `2 ~0 L" C! n" L    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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6 l, @9 R! _+ {6 \% Y7 h0 U一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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* n  j% o8 ~" s    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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$ X/ k! U7 c0 x5 s  g$ L4 K. ~    1. FIDIA T20的配置

    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°

  r) w8 N, y/ ~3 ]8 V2 _. A+ ?    2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件

    针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。

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" j" _1 O3 ?6 `8 A+ u1 f图1
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二、5轴钻孔的应用
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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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* a8 Y# \1 K# H% Y! d" I- i; N
* I0 u2 G" Y4 z1 l) k4 O9 ^
图2

    (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；

6 R* o: Z" C) u' B+ X& Q    (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)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；

# B1 b( i6 y. Q# l1 a    (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。


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图3


. Y. P2 b( v* H7 a
图4
0 v% Q- t) W  j, j; ^0 Y2 \+ o: C1 u


图5
8 B4 P' p: Y; b' O
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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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图6
7 R/ Y4 _) r4 f" F
    (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；
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+ ~; h5 \& F8 d    (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；
# x8 I  l/ Z# h# X" l) u
+ k% t- z- h% j% b) `' @5 B  |    (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；

    (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；

    (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 I+ D* F+ k7 a图7
5 F- S8 v4 a# s6 U0 p' H4 x
* H( q+ ?: h% i" a% J4 \2 t

% b, v6 r  J7 K9 u! t图8
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$ x9 i1 f4 Y' w2 W2 u: a图9

+ \  M1 p9 Q1 S/ H6 L) V: c* Y

$ K$ a! C9 r; |, P0 Q; z图10


: P8 B0 K" S/ _: Q
图11



5 L* C. E" m+ I0 r  w* k2 ]图12
: h+ j6 q' c) u5 j5 B# k
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, r1 A5 Y4 z& e2 L- p四、4轴加工的应用
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1 }4 y0 Q2 j. f( @    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。
* U: A6 X! Q1 V5 m* e: }) ?2 V% 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：

% {0 j7 G; t7 }# X4 W% I    (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；

. ]" F2 B* Y) z6 W/ B* U

' z+ \) ?5 v3 o- b# E. H/ g图13
# Z3 n" c+ F' Y" Q7 ?; `& x
    (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；
/ a  l' U' ~3 ^3 Z/ T1 F


* H- S( d' P7 j6 J/ F$ `: J6 P图14



; n/ @, B3 L9 F3 h  m; X; g! x图15
3 }* B; w/ p5 q' e7 N- X, i% t
0 Q. `9 R) `9 U# G    (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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0 b$ R+ `, l) }' u5 f

3 G( J& o' v3 f$ Y图16
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    (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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  O, q6 Y* N' @6 w) N图17

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图18
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) W( V4 E; t; M- m" A0 S/ v  ]    (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
$ C# A  r: L0 u) A2 C. n

7 j* B, D$ K0 S- B0 t  Q
图19
7 `2 U: H  ]( q8 J: Q; V: E1 J

6 m/ m. E; H6 B( }- g4 |五、结束语

    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。

zhuyi0829

图能否贴出来

380557319

怎么不发全呢，复制也要复制完整啊，图看不到，基本上没什么意义

114669338

原帖由 380557319 于 2009-1-3 09:57 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
  n" _' B# _/ a; h3 U1 {$ h怎么不发全呢，复制也要复制完整啊，图看不到，基本上没什么意义

7 u9 u3 M/ M; d7 r/ A7 c1 e同意楼上的观点
希望楼主完善一下

30611016

同意3楼的观点
5 V4 A$ v( u0 J2 b) i9 r0 i希望楼主完善一下