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。


% g" C) K+ Z6 ?$ c9 n    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。

- `: f7 i5 [0 U0 I/ H, R4 ^) 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。


一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
2 {* ]5 n* T- @+ _) x; P
% S; W, g, K/ _/ K    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。
3 K+ t; @0 W5 _1 F
% p$ s+ u: r/ w) s* r    1. FIDIA T20的配置

0 f. Q6 t$ `  S) Y: T# i    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°

" H6 Y: N. C; O; f: w    2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件

    针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
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) Q- X& ~( d9 m* A1 @' K
. K2 s5 u# p) b) S* W& Q, O2 f
5 @+ @$ \0 m6 H图1

6 U' C! l! h2 j; q) u( k% ^; B+ X: W
二、5轴钻孔的应用

% X$ f: f$ D% `2 G2 K) q    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。
- u2 o  x) C$ c

; N' V: N9 \! x3 M: @+ B
图2

$ Y5 b7 U4 G- |7 @) a    (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；

8 r* w3 z& V2 G    (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；
& c9 H0 K6 [9 q% }0 P# z
& y  u4 y& z$ Z3 p$ M7 R8 L    (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；
0 E5 e! @2 G; f2 U
  ]& H- ^0 [8 |, k( p    (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。


( a" G8 X! v2 x
图3
4 \4 H$ {/ ?$ U4 }( d# ^& ]
3 f% A0 f/ C) ?3 X3 ]5 Y* d& {

图4


4 ]. N7 y$ v+ ]
图5


, W+ Z% N+ e, h; S三、5轴加工拔模角面的应用
. L. K) U0 J3 e- @
    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。



8 m7 I/ |4 X* J1 v3 p图6

    (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；
8 f" l- p# F: ]
    (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；

    (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。
: Q) S* g8 t1 |" Z4 ]# k


% \* v; n' H. k2 G1 O$ s# E图7

* H( k( E6 V' \" w5 R3 c
; j& W% r8 ~* v" |& U- y  u/ n8 L! \
- u: o& X, G# h( r' z# V图8


3 Q( p$ T: a: G' c6 |% P. C* P0 A
图9



图10
7 t7 u$ e+ P- q4 q* a$ t
6 u9 L8 j# m& [! A0 B% f

图11
; n2 c$ f# X- `/ F
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: d9 }! M2 C! K/ {
图12
) ~8 L: R+ A: m' o

5 j5 T: c" w- N1 N四、4轴加工的应用
5 |& x. J3 W8 I2 C4 _8 f
  b. {- P1 M; J) @8 A9 Z: _    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。
" z/ E2 M& |8 U
1 k$ S# o* ?! V    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；


" n6 L; B" z. r" _% L/ L1 A# x
- C. S, ?0 i1 }$ `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；

5 E( e: c0 u  k" c/ o8 o$ d  @
; q/ C7 e/ Y) H, B2 i( Y# R
图14

5 ~* Q& l5 P' U( }3 V5 i) y

( E1 M+ V7 E8 Y( n0 h, I图15
) C5 Y/ E2 D% j- i; w
- O9 q$ O4 d  V- E7 d$ l    (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；
7 g' ]# K6 f0 m6 S
. l* Y: |# T' h4 o3 u4 e
/ [# ^! E3 W8 ~
* e7 `( U" b0 ^8 z图16
' d. \8 A" P9 F' i4 z: Z
) e  ^+ u" w" \# h( |& x, i, j    (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
. Q3 N+ S. B& o7 M! V


0 C& p* f1 c- R/ E, J图17
( f9 I4 D( F/ W$ {
4 O- c7 x! U$ G) Q0 J  m1 ]

6 a3 e' T4 [6 b' T. q  w, k6 L# {图18
5 N2 W& a* v! C: |) \! u/ f1 r
    (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
% N9 _# c. b2 q+ v
5 T4 K# `. c+ i. J& Y+ C2 k

图19

: p) ]! ?( C5 u5 t
/ z3 w, }: t( `0 y8 ~1 }+ i五、结束语

# D1 t' R2 i1 t' t3 x$ w4 N- v    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 V8 `' d$ C% o: I/ k) A1 c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

同意楼上的观点
希望楼主完善一下

30611016

同意3楼的观点
希望楼主完善一下