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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。 + K( v! u, E3 X
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0 s- E1 W2 [+ _6 s# d% K& S; m 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。8 {' K7 G; [6 h, r" B
/ p4 u4 N! J! w 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。* E2 g; N1 j: H# |
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一、开发FIDIA T205轴后置处理程序# i% K8 V* ^2 U3 T3 I D
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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。- D* I7 T& |; \" S9 M! m
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1. FIDIA T20的配置
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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
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: S$ t/ E' \1 J1 X/ I, P& U 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
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4 k. z( V9 |+ d2 x% J# n* d5 _4 ~- N7 s3 `& y. A. W
图1 9 t7 ^' A, o# Z8 [1 b8 e' t
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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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图2
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( X& Z" o4 F$ E: \ (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；) Y1 |5 S3 y0 W& {( B9 V2 b
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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 R5 L7 e/ q
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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。) D1 I( _( l/ u( @- t! R) I
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三、5轴加工拔模角面的应用
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6 K k+ V* d9 K [' I% 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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[* u: C" ?& K' q1 N (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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(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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(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；
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(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。# J/ n9 W- f: ?0 Z
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图8
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$ K: G& H" C% f J/ W图12) N3 O; `) r- p, ?8 C: D
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四、4轴加工的应用1 u1 D; p' x4 m* p
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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。4 z4 Z; r2 }% ^% _: J2 u$ \% z. ^
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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：; a1 f' r- d6 a2 d: v
' Z4 w' v8 c5 C7 v$ a' l0 n
(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；# ]+ k0 G! m `4 ~
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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；
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图15' ^. A6 s' X& D
& k% X6 [: E9 ^: V( X5 i a+ L. z- w (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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( f y+ S& I! N. l( e; r图16# x$ K \) r: Q0 {3 r: S
/ f- W" z5 c2 K7 R1 ^ (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；& S: v+ n& _ y: Y
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图17
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图18+ D5 P. [4 u; L1 |" I
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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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五、结束语
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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