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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。 4 B$ J8 ~8 b# T& ]
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. j# G: G* `) n1 X& E9 d 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。) ^2 F( E) n' _$ x7 I$ T
# l8 M) T5 h/ @# t) E 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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! Z( I% u2 n- i+ x8 ?: t. W* y7 o一、开发FIDIA T205轴后置处理程序8 n& L- f& `1 `$ p% b4 H
6 H/ ~ C" U& Q* _* 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。
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6 _- ~8 s) e+ V+ U8 G5 ~' U( 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°6 ^1 }/ |/ J$ N* b% p
" w8 j5 n. x8 r/ r/ w' k- V 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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# h2 ?$ d Y5 o( C, \$ v图1
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, {6 y& \% x; W0 T7 P4 M1 k% _. [7 L二、5轴钻孔的应用
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2 _2 R8 a4 J5 B5 k' h 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。$ S* C4 u8 Y8 M! w
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图2 1 [7 K! I0 a# b
/ k: ~7 s( a* M2 }* \. C1 l (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
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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；" w0 q1 F' q; |5 u
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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 o( `& X6 T5 }# }
, b+ D' _/ y! c( x. x/ h4 v (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。
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2 F' @- J+ O5 u6 L5 [( J! G图3
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$ P5 b9 X% r6 ~- y% ^. \三、5轴加工拔模角面的应用
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* q! ^9 H# F6 u& v, }8 {# i 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
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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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(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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; ^* n2 k! I' Y2 t6 E; Q% c (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；0 z3 ^- s1 h7 \
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(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；! i9 t; y* k S- Q& z' |7 @( L
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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。
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' |/ Y# v) i5 v. l6 F图10/ ^) Y7 b" s( B! z2 S2 q
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图11
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图12
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! L b Y5 \6 Z# N! A4 M6 B四、4轴加工的应用
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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。1 m- {: | ~ g4 P# t1 @4 |
1 \0 A$ V0 e, A' W( Z 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：
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7 S, ?4 Y: a2 f (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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2 K+ E% w) M" c m8 m F
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! T1 u/ v3 i- f& [8 R! S图13; }* K; M& F# j, H
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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14
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9 M- \. X! O% o& o7 q图15
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(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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' ?. T8 B: R0 h+ N; A! {图16
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! H2 T* [5 w0 G (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
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4 S. X+ G# @& c: m: z图17/ q9 |- n! m) }: Y; C' J1 m
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# { J* H9 `+ s$ u* a! G0 O图18+ {; j6 k& @: D8 N/ b. Z- e% x. x( ?
& s% e4 L# [6 ^. D. U (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。0 Z/ L v- J5 b/ e1 p& i
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7 G5 k! l u; r$ n; G6 y1 V图19
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; |; n" n2 r9 `$ E五、结束语
# I: X- r8 t, c% i+ |3 U' p1 B
/ e- X4 O) n2 q1 i8 y, d0 { 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