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[推荐] MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用

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发表于 2009-1-2 20:55:14 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国甘肃酒泉

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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 S$ c" U0 C% F% D+ F  F  h( _

4 G5 r" X) E9 {8 ^4 o. T    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。
, O7 {( P: {3 a8 F: \
# R5 }  _* N  W/ }. M) u7 _" J    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  s3 M) T% h

" o6 q0 \" q: ^. O  A/ P
, j3 ~9 {# M5 E* W# h# d8 {一、开发FIDIA T205轴后置处理程序- z; p, P1 g& X9 E; H8 P& ~1 D
) M  V( A* i$ K4 ]
    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。: y0 j8 a. d  s- B; Y! b! {1 T

( M5 |% U. z% n    1. FIDIA T20的配置
% ?2 B4 a1 R; s( }: j; W' T* T$ u) L# J$ y
    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°4 c& C. H( V8 F# v

9 v* X6 k9 \9 s, G+ ~" }    2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
% _" k# U" T: {0 o, s: H4 p
3 n$ }( J7 F. h- @8 Q! j2 ~    针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件,如?所示。
7 |. `  W0 t* x& Z- I+ M
/ |) ~9 E9 q8 H+ f9 y  X) J$ O, n- w/ W) B: Z
1 R8 E( x1 J" ^  V' V# P1 U0 t0 L6 t
图1 ' F- |  V& O4 [% o% ^6 Z
& m; c- `, O; X  f# X& A( v3 P7 B
9 ?( Y/ Q6 ^, r9 {/ Z
二、5轴钻孔的应用
: b( ~/ _. j' _$ }
. \1 L7 O. J7 O. Y- i2 Z, m    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。) Y  r3 c0 e" l0 M8 G8 J
- f. F! Z9 t9 T) S/ T; @0 r
3 m5 _+ B6 F2 s+ u2 D$ ~
; @$ l( X9 k5 e
图2 3 T* x: H" O* J* Y  P/ Y

; n& e3 q. z6 p  y    (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线;
, e6 Q! K. h! _0 n2 J8 i5 r
" D1 H2 @: u! j- R4 {3 ]4 o    (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;+ d1 A- v1 v; ~5 o! R

* c9 l2 [% J; L1 e1 C+ y% |& z    (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;" |' g4 G8 U  x; L
8 U# F; V3 A( P2 x
    (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。3 ~9 E. w% \/ {6 k0 C4 i

1 ^! H% {* z4 M$ d* d1 N2 W, a; k3 E
: I: Z9 r2 M' G$ ~
, f) Z$ [  J. W8 d  v( h3 w) N图3
) e  I; f; N. N/ t. A! P" l$ L& D9 m& c6 a3 y+ D
( D3 g+ u% ?4 z1 ]& \' p# j
' [3 Z3 G6 R2 e9 Q
图4
8 e( Q* I/ M2 \* m1 S
, r. H% r4 P% u
: @' O0 Q, v2 m$ Z& i/ `) n
2 G- N% ]! ]# a' u1 `- ]% P图5
) _$ u7 `, X+ M/ s9 {+ ~/ m6 x# ?8 z! d2 n9 R4 I8 |
2 O; H( I. M2 I0 A- q
三、5轴加工拔模角面的应用+ Y8 k0 G+ a$ L8 E9 \

" d6 |: C7 {. i    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。) b1 N, |6 S, u

9 |; _. R5 Y( q! }$ S1 B+ b5 ~- N& C/ F  n% I0 s, s( M- Q$ X

0 ^6 F4 k& K6 u! J1 b图6 1 P$ {2 Q# F# f; W
% i8 M, q( q/ f( h, i+ t" Y/ \
    (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;
4 t' ?& T5 Q* E! K5 W& w$ @8 ]
0 L0 J, h5 z- Y' k7 w* ~    (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;
  L2 N0 B' ]7 b
& i% w$ ^: i' Y9 q    (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;+ c4 }. R. H7 u; K) {

( K2 N4 s1 v) Q2 I; f+ Y    (4)得到的刀具路径仿真(Verify)后如图11所示;6 P; D* }" ~7 Z9 J( J
. g: @, b6 i( C6 R4 p
    (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。9 v* P4 m& x6 z; J" H  n

! R5 s. F% v9 o2 s: s# c* |' v! ^
" _4 I' q5 g) c3 N$ }  o- v% z5 z) K: _& _4 U" _4 }. x' ^- H' O
图77 ?/ C' `6 b- U1 S5 S

3 Y! g0 |. w7 \' w- T) X: @6 S

( ?! S  s' N; s4 Z' o: M, n图8! A1 m( U! a- [& v) s

& Q1 E9 o# {! m: @) e6 U4 @4 O, i# D0 B* ?5 Q
5 \6 Y% E! R7 F/ r
5 b% `9 |* `% ?. a* D图90 f5 @, {" f" Q  \& q7 q6 }

) h3 o5 s$ A, [; `8 n8 C
) v- z9 N/ m2 U: u
: c5 X$ M: j0 y- A图10; x, u' q: ~. s7 `# G( g# G

% G% O8 h0 w4 V* r7 f' [0 m* u1 O
& G% i) T& G) U5 |9 b5 m  K# n7 Y/ O/ \' p# v0 x% t
图11
1 P# K. D. v8 |1 |( q, S- Q
/ }& n) ^: b) W+ x
+ Y7 ]. |" R# F+ Y7 V, r" v$ e( l, d: h, G- I" z
图120 Y8 {' l7 R5 q7 P4 D9 K

: N# J7 o8 N- K2 z) K2 N! U' _4 d: E" V, l. H5 v, ]4 R7 W1 S
四、4轴加工的应用. R4 L- H3 S+ q4 ~0 W( Q

$ j$ P' E6 A) D6 X    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。, t' ~- v2 S* J/ F, f4 \
: {( T1 |- G% |4 ]
    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:
5 l" v2 J4 e8 p" y2 q. G0 K- r, |0 Z3 x
    (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;
0 V$ Z0 c, {3 S  [1 i( j. q; k3 l: Q5 @' x+ H* U3 C7 `- C
7 t7 F$ }- i  Y5 s- ]8 z

/ p( G: ~% O" C& `, k9 Y& N* v7 X图132 Z6 i2 w7 l' M- K6 S; \( c, I
8 S0 Y: S8 D* D' ~  N/ p
    (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;& d  W) S; j/ @. O" @  E) j$ e

5 p( z/ [  `7 k: E0 z' o  w) `0 W) a7 I% Y
  y7 H: w, D& \
图147 @; O" Q: Y2 q0 |

8 V1 V( d; f8 r5 F# X: e1 g+ @
  }# R/ h# `1 E$ N9 w% |7 i7 R
' P! C7 Y! t& R图15
- S$ z/ t2 O  L  X$ u9 |- g* b( `5 V
    (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;4 i  v5 s, V4 n' n; p* T
/ e: B, @# k# C! p$ F$ z6 ~2 d

! s' S" A' G9 D- \1 h
$ r1 k& k( f9 w; C5 y图16
0 o' ^- w1 _0 o/ [3 z% D: u7 ]* o/ a8 g8 k
    (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示,仿真(Verify)后如图18所示;
: H5 Y0 s4 z6 G% D/ |
0 b/ Z0 d- V$ P$ M4 y" K4 @! S7 y  K
' |: a5 V* g) R$ ~
图17
' Y8 i1 X1 v8 i8 o7 ]  y  k4 G- V& k3 h! o# f: H: X: G
& H7 O: r6 p/ ^' N7 b3 J0 p

/ j. i% K# c8 j7 l. R; ?/ A图18
2 z6 ~+ j& Z2 L/ E- q, I% n3 S' T
    (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。9 J, K2 [9 ~- g. }

# @3 t0 O4 J) @& z0 m- [6 J5 [) z: X/ S$ ?8 l

' }% B' }7 R& h图19" |3 l: u' n  X" m' Q5 P
$ n, R& J, |5 h3 x; [9 a

! j+ |, H8 a% r% a( Y; j五、结束语. F8 ^  }) m/ k1 `& p, y0 M: @% x

/ m+ N0 h' {2 U! r5 e( b; B# D1 u+ N    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 21:21:17 | 显示全部楼层 来自: 中国上海
图能否贴出来
发表于 2009-1-3 09:57:05 | 显示全部楼层 来自: 中国广东深圳
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
发表于 2009-1-3 12:39:10 | 显示全部楼层 来自: 中国江苏徐州
原帖由 380557319 于 2009-1-3 09:57 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
; i" @( z& y5 [2 N* P, A. U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

+ E* A- ^7 a' [; f$ t  d同意楼上的观点2 B; U# T4 k9 k! V; J; O) B& T/ g
希望楼主完善一下
发表于 2009-3-3 11:26:58 | 显示全部楼层 来自: 中国陕西西安
同意3楼的观点! U! \3 C5 j5 C" J5 X
希望楼主完善一下
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