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MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用
4 B+ d* b) T# M作者：成都飞机设计研究所制造中心 李丽梅 | 阅读次数：347 转自：《CAD/CAM与制造业信息化》 时间：2006年5月10日13:37
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; v- O& N0 e" Q- A1 V 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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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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2 Q1 C; K4 i H3 l* Q% e# v" _ 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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/ B" e# d3 T! \6 v& ~# `一、开发FIDIA T205轴后置处理程序% i7 ?, i# o7 [2 J h6 l3 q3 I& V
2 U3 G( B t! v# p2 `( \ 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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1. FIDIA T20的配置0 c+ w. E8 B( H( d+ S* b& z" ^
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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: Q$ I/ p) B9 {) `" t7 L( `
( j0 ^. o0 c8 a7 G: z1 g 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。8 a7 ~; t9 }1 D6 }% g, i
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图1
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, r0 |5 e i' \二、5轴钻孔的应用' t( n$ U9 \( _ ^/ p% A/ q+ G3 r
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我们在实际加工中，往往需要钻曲面上的5轴法向孔或者石油钻头上的5轴切削齿孔，这些孔均要在T20上进行。以前的做法是在MasterCAM中先作出这些5轴孔的轴线，然后一根一根分析计算出每根线的B、A角度，最后手工在NC文件中输入B、A角度值。这种方法效率不高，而且容易出错。借助MasterCAM V9中Drill5ax的5轴钻孔功能，得到5轴钻孔刀具路径，然后用修改后的5轴后置处理程序进行POST，即可自动获得钻法线孔的NC文件。这样不仅提高了编程效率，同时又减少了出错机率。以图2钻曲面法向孔为例，说明MasterCAM V9中Drill5ax5轴钻孔功能的应用。; x0 `1 f5 q" G3 q1 |. s: K
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图2 0 e7 {; D# X# Q3 ~( A$ L! P
+ T0 P3 M3 S. D* g: L6 { (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；2 K/ p6 Y4 I9 \& c* J
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(2)生成法向孔加工刀具路径：选择Toolpaths－Multiaxis－Drill5ax，出现图3所示对话框，点击“Points/Lines”选项，用Endpoints方式选择每个法向孔轴线的下端点，相当于控制了刀具轴线的方向；
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0 n/ c4 ~" U- l" D+ J (3)选完要加工的点后，出现5轴钻孔对话框，参数设置如图4所示；
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/ h9 H, Y9 Q) c/ n' ~& k (4)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置处理程序后处理（Post）后得到的NC文件如图5所示。) Z* K4 h1 G4 l; i
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% \) t' F3 d5 N* g3 }$ _
% ?* u, v2 a! {3 m" l) S b) a1 s! F图3
, K7 @% ?( ^$ f2 L% b; V) [6 b9 [! W, n* P2 N( w+ o: y
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图4 + k- M* o. V @& _, Q: X! l
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4 y& |; u3 d2 z4 b) w6 s+ {图5 2 D: u8 |& k0 p% o. O% ~
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. O" o0 V1 L f+ c, l ^( Q三、5轴加工拔模角面的应用
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0 x; M$ }8 D. X+ j" H# u" w 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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z8 ]- [$ j) g( q @: P图6 : }' V w: N% ]4 ]
! b' R5 |* d4 G5 u% {) e: c (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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7 e$ ~0 q2 @; V5 H, | (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；* T+ O4 _- G# D6 D+ J' P. t3 F
- r; P! W' }4 K$ N' A' {
(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；, Y& \2 e8 u6 O' J1 ?
. Y6 V; T( C3 Z: } (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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4 {# J: o* [2 X1 t4 m2 ^! Z `5 x, G
% f( K3 g8 `! |) G0 V* ]) m图7
6 b4 O) x) q4 p* X7 |# I7 p2 ~# z# i) m+ y6 U
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9 A) p2 i3 P9 M3 Z图8
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7 d7 @6 u- t3 u* C图9; e; I! K2 K5 I. |' g# A* I5 o# }% i
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图10( M# B- R- Y; S# y% [! c8 `
/ S2 y( ?" D9 G1 Y* z& C# V) q
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图11: D" C# W$ n: f% E% Y
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图126 u5 H' m: q9 U
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- q: W5 V/ y9 C% ^; \- G8 C四、4轴加工的应用
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! X, z" s2 ~8 i9 C# p9 i3 Y 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。
G5 d0 w4 L! M6 R5 ^' `' K9 `- i" n
" ?2 W7 ?% h9 G }7 y# u 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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- J( ~; b4 u/ X (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；. M8 o% T8 _; o6 Z8 f
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图13
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* Z8 r" S' N6 @2 T& [9 G! B (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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5 D: j" C e I图14
0 r6 z0 ^! d+ K, `/ ?) [% r" @0 U2 x1 Z5 c1 p$ w2 A w
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- q& O+ c) \4 J" K. t7 T, o7 p+ I$ R
图15
: d3 Z' ~: F' _( Y- B) t, B& z1 V- 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；- f4 j9 I5 v6 V0 H; h
; T4 m1 e6 ^9 y; B6 M
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( H4 f6 y" Q. D9 l) O图168 v% i4 p! r( F+ [; \5 I9 T' P# u
# Q7 _3 }. Q. _4 [! t6 L, { (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；# p% [" R. u n
) P0 _) l6 u0 b3 N- T
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9 I; q/ f0 ^& d* O图17% `' {2 m2 D$ X
& P& F d" V/ O" d& Y( D6 k! U9 A% |- O4 v( o
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图18. z- m4 G/ x, i& F( 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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4 C# b# P# G* ^, j+ D g& _4 Y1 F. {% |( s7 Y
( F' h$ P' B: k' E图19& V7 k' w) X% V: N
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五、结束语- ^% |( H2 R" O. } |- v9 U
3 i9 D' F( S7 _: d 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 2006-6-11 12:22:54
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发表于 2006-6-11 21:06:15
