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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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( P, Z1 S0 V! A; p* O 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。+ Q5 ]+ i/ o [6 \7 J) x: y
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一、开发FIDIA T205轴后置处理程序7 r/ V: a& ]" H( h- q* T5 ~% o
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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! |3 S" ^, Q' H" d8 \* S. H$ e
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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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2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件) r2 c7 m5 _/ Q6 n! L! s
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针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
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图1 : V; l' I4 \/ Q
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二、5轴钻孔的应用: g8 P5 {5 B0 l. C- h+ e
: ^$ g0 s5 g8 _8 E 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。+ M' F5 q: Z* f
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& G0 D7 }7 C/ ^& l0 K% ~图2
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(1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；/ z' w7 B. H( t" T" f1 {2 a _
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(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；3 J3 [; C- N+ ^! ^4 f; X
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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。
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图3
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: c% C8 k2 A3 F: F, P2 a图4
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三、5轴加工拔模角面的应用' D( ? }7 r% c- U
3 ~) \3 X( T2 G& K8 d J% ^- S 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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+ `* ]: R1 C/ f; M/ e0 C& q+ X3 X X (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；8 \- o& T) ~% |( ^
" A' e# V8 l6 Q; ^0 n* A; M! ~
(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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! T) X. K$ ^/ o" Z, v0 { (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；8 J: l+ y' r( Z* N' t# v8 Q
9 o& C: u6 Y1 V: } P- I9 I: Y (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；
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(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。" g/ S q* d. ~8 N0 k
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图7
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图8
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四、4轴加工的应用; w0 F( u6 s, @
8 J" @. U- ^( G j1 b/ @8 a 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：
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4 D% u* }$ M( T2 | (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；" d, t; s! [' [( w/ b
; K& X3 `7 |2 E* O. @. N- U2 l }. f; J" B
/ I4 R+ h! ]0 F0 [; [+ h图13
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8 D7 G1 I8 C3 \, D (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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" ~& @, L# W( {" y; f: ~$ i图14, y, \8 h* L# {2 j- d! c/ X8 h
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图15
8 P1 v7 R' }5 c3 u( Q- a; \( m% z e& Z
(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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图16
0 h; H1 ]/ [$ c- [. R+ _; P- F) e+ x* y% T. a' u
(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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8 {8 @0 u1 ]3 e3 N N- Q图18
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(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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图19
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五、结束语
R8 w! L& f. `9 W
Q* ?4 Z0 y+ N2 i N6 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。 |
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发表于 2009-1-2 20:55:14