MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用

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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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/ G/ D4 t4 \1 ~3 l) B. l    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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/ }0 m% H3 B) b    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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* S9 m. ~8 H. r7 Q一、开发FIDIA T205轴后置处理程序

8 C6 m" O' @) L# c2 K! {  Z    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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4 \9 `6 U) n* a. v    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°

    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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4 \5 }4 m$ l) A% O: y- Q. s
图1
" q; Z* _. |, R6 f$ X

1 @0 g0 `3 K/ w二、5轴钻孔的应用

    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。



图2
: D  W6 E6 J7 s5 L" _9 g8 w- p
    (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
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) b+ \/ e7 T9 Y# C/ U9 }    (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；
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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。
/ M* X1 m2 B! K/ ^) A
2 N$ z/ a/ b6 s: ~

; f& i6 t4 x+ v! I3 S, v4 H# _图3

" o( i: `2 A- D& Z6 [9 U
! Q2 D2 b8 v0 e2 H
图4

# J. [3 ^: {1 y  ?/ V+ p) j
5 l8 S7 A# B, ]) Q' F; s
/ L- k: c( S0 R. ~2 @* }图5
& R' ?9 p( a8 S9 t' ~

三、5轴加工拔模角面的应用
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9 h3 `$ e) Q/ f) N$ x5 \0 ^- w* p3 H2 D" X    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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' }& ]9 y& w* o' v  ]  j0 n
( U: M* K8 h1 r& H图6
$ l4 Z. _/ }1 C, F2 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；

    (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；
# k; R- l; M0 ?) v$ K
( i/ T9 C  e! E- C* ]  i7 V    (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；

    (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。



9 N* H9 F) q4 ^4 ~; N图7

: Q1 a5 m& T6 j' w
4 B' w* b' T7 ~9 g: [
; ?; d7 P( n% N7 i. N图8
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6 X' w; F) {+ h9 R  A9 r7 M8 F
" l3 N5 ^  n* O0 w: A& b( L图9

; Z8 L$ d8 P5 U. x5 F
& I  o9 R8 X- b/ u
图10

: W& d3 ^/ Y+ [5 n2 J1 K
$ [9 T6 E$ t4 s* C
: }5 ?/ R! j( s  P图11
: ]3 K. ~7 Y* J& {9 h' z


图12


* t. ]) q! D1 g) p: |, p: ^四、4轴加工的应用
0 ?, T7 S* |: @' I, o
    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。
* o, Y6 O: ^3 |  A3 k% _; ^5 `( M
    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：

    (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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1 c# F7 W. f0 u0 Y) q2 E8 @8 a
  ^% L/ F0 j- {7 W1 p3 Z图13

    (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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3 Z6 l6 A3 b' q# g" Q/ R5 Z- s
; i6 o$ N$ G8 B! G! x8 C  Z
# c, C: l. Z" p1 X/ B+ ?% C图14



图15

    (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；
3 a- Q' F7 F4 R! ~5 B$ P* `' T, x1 B


图16
* X* B4 i  J" p! E" d
    (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
# ?* j' ]3 k  n


图17

* n0 h* j2 O- U5 N* O

' G2 [% ^' ~  f' I! ~2 v- U. Y图18

4 j+ m0 ?) a, I  i, s& e  \" ?$ [    (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
  a3 T3 X. S, x7 ~" o& f


, f9 C& ?' g1 {6 q图19
* X2 @- m& h5 m3 N8 W2 s

+ }- H9 o0 X7 t" f5 z五、结束语

' ]5 x: ?" T! q    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。

zhuyi0829

图能否贴出来

380557319

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

114669338

原帖由 380557319 于 2009-1-3 09:57 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
7 [5 H& c2 q/ @5 ^! M5 L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

" L1 z8 _! U# X3 R' @- O同意楼上的观点
0 d% I3 Q6 K2 T希望楼主完善一下

30611016

同意3楼的观点
; M# W& h4 v. f希望楼主完善一下