|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
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。
9 n, r) f7 s$ P2 @ r9 P3 D0 x1 ^
" d# [: g# M5 k# Q, o8 S& R8 F- D" H( t7 ?! N: e( g p
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。
$ {+ ] Y/ V' P" U" M1 Q% M4 m3 W) }/ v1 ^( K9 Z2 o9 w, X
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。
; X6 E: n) u3 N6 u
" c, Y; W0 Y2 u7 g0 f( ~' [, I
4 \/ `/ B1 H1 r6 V6 d2 r; U L2 E, \一、开发FIDIA T205轴后置处理程序! V3 C$ k2 H' [
( z! h! X6 z* {/ `/ D" u: m
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。: C; Q* d4 k9 o+ }0 J
5 t4 q1 H3 o6 b9 O a, L* _' `' k 1. FIDIA T20的配置" R7 A3 h% t* q
7 ]% o9 ?" I( Q3 g 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°
# C9 f V, @6 N" D. c$ q' z2 r/ K$ R: I9 [
2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
! \# E* p' z9 Q% \4 e }* C' l2 x& y6 r" `, m0 Q% `
针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
$ D6 h4 P( H# I& B( u) X
& f# `7 m D; W( i* O$ w! c
. @0 v$ e; ?9 _% z6 M
5 m& i/ I6 z; ]; S$ _2 x图1
5 Q0 J3 J# [: `* i7 ]# u
6 J3 E$ y% O6 L+ i X6 D" `0 D& S- z# R; y+ n
二、5轴钻孔的应用
% ?5 g& i2 p1 p( O2 I: s5 L1 s) D; ^+ F- [ s; v; b4 Q5 C
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。
1 J" z R) O; g) L. q$ o# F/ v
# _' r0 M5 ~' s: }5 c4 Z
9 p( a8 {, c! q/ z( U
图2 % q- h- j) U. |5 b s/ |" |
1 a3 I- t; y3 e* [- j" r) o8 i (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
! X* q' L n: A( o* C2 Q! W# t- u& s J0 B8 I
(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；4 F0 _, q" w. J. r
& t |: d) [ \ (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；
- O9 D( }8 R+ Y: V0 C
- R: K+ v+ i" ]5 `) K$ E) F (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。
9 T v* v! |* B" ?5 \$ [: A1 S8 W( Z n
8 V. p5 h7 p( g; }# R+ E$ X; X( w1 L5 M' y% G: o
图3
$ v0 @. O: x* m; N" s$ T+ n1 H+ D1 ]3 a* }8 m1 f
, n+ w6 {; K* a
7 X, V2 A/ {; v) f4 q图4 ) H8 e5 R: A* L% y5 o) _
4 K' k$ g3 T; M; S7 t+ m" _
# d! X+ ^: t7 [" K3 c
9 S4 B5 W2 B* y) i9 J3 {图5
7 X' o8 T% f0 }4 W2 w1 O! W# D% r% g! Q* x- L+ |( f# L
1 }, Y* e. D9 H6 [( x% x三、5轴加工拔模角面的应用: P" l# F: b0 }" z1 u' u& P
6 Z& h# Z l3 D
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。9 \; R2 F) _, O3 V) T+ D6 J$ P9 F
5 Q% ?3 U7 o& I. J# ~# p
7 B4 r1 f" c2 J3 Y6 Y, O: g/ C
- r$ h6 A1 j9 `/ F- g* X图6
6 y. b. y7 c, ]1 G/ B8 }& v; S( F; l) Z, @- ?
(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；
" h+ {! k" L- q6 m% d, K1 R/ ~$ |6 X/ ~8 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；! ~) j# L4 T, V5 F9 Z% i3 i
0 c8 u S0 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；
9 U' U8 ~1 U# Q$ Z7 u1 u, r, l/ t9 S1 M n* p2 G) ]9 u. Y% q; k& f
(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；" o* _1 x( i+ q" @0 {7 Z; Q: y
3 E4 d6 o' z3 W, T" U
(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。
+ t) k) e3 Z+ v" X$ P5 c+ s7 n' r z n Y
$ M- v2 G" \' G$ H- C1 V
* ]( M( b1 h1 r图7; M4 z9 H* y) m7 I1 H7 E, w
]$ {& U, D c% {
. S# N% S. w1 Z7 [( G! d3 w
! ~, X+ q8 e8 [/ F6 j2 I* D
图8. c L% s' i' L/ v! c% a$ z9 l
; x: u3 u9 L1 F# [2 e! m7 [
J9 `$ b# z! |% F9 v
6 S: Y( `& h% e2 i0 E. J2 g# x图9/ M; k/ G5 a6 g5 U
! Q) L7 h( h/ x4 j" Y* b. c8 U E+ s3 j9 i
* X$ z& M# q6 F. J
图10
$ N0 l6 ?$ {: s; w6 {. M* W% {( i" U5 I
/ |& |# C, c1 w4 d! c1 n- N) {1 D# c2 X+ G) a
图11 a9 T" [0 U& `( l; e. U/ |; n/ Z% R; I
! \2 ?( h0 f) B$ }5 D6 p& F2 T
5 T/ ]9 N# m9 }- k( @5 v
2 ~3 ?7 }2 d) f" O% v H
图12% v) ^6 l: Y A, p( n! C
- f; s9 s' e" b8 d) T+ s" i
6 B+ N# `! U) p四、4轴加工的应用( `7 O4 ?8 m7 ^- f @2 A
1 O" G% g/ P) n1 J. b
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。" s8 z) Q& q" r, ]; }0 R0 ~& F; h& @
/ ]" m6 {* J6 d# j0 \+ {5 |9 { 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：9 f6 g7 l# \& ^% k f9 F
& o9 |) J) r Y( E! B (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；
" @ s! [8 k; m# V) v
" C& O6 q0 g [) j! A3 N- R6 ^* Z# Q* p v
4 S0 c" ~( {) I* U' g# v0 L
图13" [: R, ?6 `9 U5 M
! N$ D% D K( Y. e0 G (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；, y Y4 E- l2 Z, O3 v
# D$ y% ?$ g& E, ?: S8 {; {) }4 Y
5 q# \0 j! }2 E4 H3 `
$ R% \% c3 H+ s" u( N' ~" u1 p图14
! y5 Y$ u7 g" {# w' f0 ]
5 X* S* T) p& y$ h) m5 |: \
1 _8 y% B1 {2 ~: ]" j
! @; ` s" C4 ]( _$ X/ I图15
- Z: L2 M9 I# q1 p
& ]" t2 z, V; ~1 c! Z/ _# h (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；6 I6 {6 c/ P$ s# G6 j; O& M
- y& i0 c% x1 O+ o" E3 q! h6 S' E, e, b4 W7 P
" z" u1 s; Q% {; @! A! S图16; U* H- ^. `7 D: Y) W# _7 m% q9 L& A
/ [: C, s/ U \: H' |- a* A7 c( n
(4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
- }* a! ~: a1 P5 C3 U
# q* g, D+ I4 A; t2 x; ^) G; |" Q" ^4 F0 Y3 ]3 p
# j4 F. l% G. Y5 @图17" H' h) U5 R8 T
- S& N: u. s- }' P5 B3 R8 C' C6 J5 W
3 ]4 y) y4 V' T$ n; w: O7 d3 s
- f; c) p/ |# M+ J8 X' t% \
图186 A4 e8 ^+ j6 N0 m
' M3 P) S& e2 _- ]8 b. q. T
(5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
. l M: _5 W2 d+ v- \# D- X0 y$ |- M( q$ V/ Z! B* E
+ V/ B0 `" Y' y. v- D; b$ s# j( \5 ~
4 L: W- p2 _" X- h图19
- @9 z; l+ P% N; x& L; m
0 F G! [7 t' G) q# U o
+ e2 u8 H f1 N8 p! x* t五、结束语
0 W; h* o3 n: v; f8 p0 Q5 f9 Y8 h! H0 Y8 a8 u) H
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 20:55:14