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MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用
* n6 f- n; @0 N* J/ ?6 \, F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
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% D/ Y3 s3 r# i' U, f, q6 P6 {- W 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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. X- k- X* j+ ?0 w& m* g/ l0 u 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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, F) k$ ?8 H$ }' R 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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一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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# f/ G( L7 W6 Y0 u, X 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。! _$ z8 ]+ {0 w1 i) w1 E6 D0 E
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1. FIDIA T20的配置
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) j% q) Q& {/ H8 @ 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 ~' R) B3 N" d8 V
8 u' s) X% E4 E( K8 K. u3 ] 2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
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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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8 H. [" u9 J8 [. {8 r' G图1 2 O3 g/ I" q% ]
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* h. }) q2 O. g) {! N4 _( f a二、5轴钻孔的应用
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" Z/ Q0 w4 J) |* ^& } 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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图2 1 j$ B2 w% }- G
5 a" p) q# s( q0 c/ U (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
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; D) g9 i! Z& E, W/ x& o0 p (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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6 J$ _# B% _8 d) s) ?. m+ Y8 [ (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；5 g9 B' \. x4 x% E, S
. U, M" S& U0 Z5 [6 ?- A) E% w (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。& y' a9 r, `' s# Y
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I/ B" a9 T6 M& c图3
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+ M, ]2 C' C( l4 ^' y" N图4 - \7 {+ j+ f, S D9 U, T N
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图5 5 W$ E: D. B1 z4 |5 V
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三、5轴加工拔模角面的应用* ~: l! g- i: }5 P
5 Z( i8 J0 T+ m4 T( o7 Y! w% 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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图6 8 @( y7 [, M3 N7 {
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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；
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% m5 i/ h$ C, o V3 N- U) 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；+ M! R4 M1 g2 M! f' J1 h1 T$ F
' f" M, ?$ M4 o5 b' b; y" 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；$ T9 d8 r0 k+ I5 J& F
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(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；
! H( C, t% `* y; A' |* a+ J1 ~, I. U) O, u, l
(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。: B: k5 u F& i' l& t# f
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图7 Y I8 b9 G2 a
( Q& ~; g0 q T0 L. i) ]2 l' e" G
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图8
5 N* `; `7 D) [0 s3 i8 A3 B% p7 i% G$ b( k" P
' O9 ^" u% O& f/ N
% p9 S! p2 X! R! j+ p图9
( G# K& U& g, \% K" ?# q P. Y3 ]" i6 R i E7 x! [2 ]
) B5 A* c5 _7 w3 M! V. c
) B* y1 l2 C% X3 O# t, t ]. W图10
; Q( y& `9 s1 I5 E; h6 R2 h& D% s8 N# d; t8 L. }
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2 u4 W- y g$ G/ V8 B9 H图11
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: @) ?* y8 r8 H4 H+ @0 \
图128 H9 q6 ^5 |2 ] W, z8 a2 M' U
/ M7 n* I) O# T" f7 w9 i5 e" E
$ `: a% o6 d. }+ Y" N: w, I) p四、4轴加工的应用. T5 C2 Z! I6 O8 [+ T8 F. |5 K5 S
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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; r" M& P y7 }& L3 l
$ w9 c5 G) X, N- j' T U' \ 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：
. k% z9 `6 \ Q. w% |% j- M, O: J' G
. ~$ }. H$ F/ `2 _9 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；
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) K# M6 |: O% i
图13
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(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；) o! q8 c% A Y T5 ^; x/ f
; g4 K, Q" c3 S) s
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9 d6 Z& \2 R" N; Q" r- y& s图14
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6 E8 ]1 x: e+ U0 _8 t! R; P4 h2 }: `
4 V8 V3 y& @( h- y
5 Z0 Q" u9 l' h9 s/ r6 h图15
+ V6 S: N0 L: w& ?. r: \/ h9 i) Y7 ]
; }) c8 F [! Z" p" M/ F (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；) D: S+ b( v$ @2 Q" D$ u0 G' `: k
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% s6 Y3 `( G9 H8 b& {6 u
图165 {, Y* ~9 K$ u- y9 ^
* k3 l+ I2 L+ y# Z' n; O (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示； P# H3 h( I P( s
) w$ ~( D! v: Z' V3 B' {, \; ~# {1 |
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图174 I: q* I% ~, E) ^# l, l5 P3 N1 v8 l
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/ r- l, o5 K1 i K) a1 |( f v. g2 ]8 W9 g- G3 k5 d
图18; v, J9 Y9 e8 X# ~# r8 s+ j
/ j. p8 g' N& [! ?, a9 D
(5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。3 z- ^8 j* v8 [/ A1 H
+ h# @: G% D2 y% {& a) p+ U; K2 b& |! Q9 C/ P; s1 b# T) Q2 z% R
( }: N9 q, {5 G2 _4 b8 K图19
" m3 b4 B" \- e8 B, J9 H$ T; u/ N/ e! `8 O0 a' m, S/ E9 R; q
' \ b/ \: \! n7 a! ^$ D7 b! |' f五、结束语5 _' z. @) b+ H, ?; y/ k
- d1 K5 G# y5 ^ 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
