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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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7 Q3 T8 S( a7 S! Y* F# @ 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。6 K# ^- K; q2 p0 z3 B$ y; D
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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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& L, U0 }2 c- ^) X% ]: n9 d一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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4 p8 I* Z* r* ^. A8 n) x# 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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5 i& w1 I! v) a 1. FIDIA T20的配置9 q" q' t5 q) R- h
1 V/ { A0 a0 v8 z9 A6 [ Y 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°8 d( @! O+ T) ?
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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。& Q' N q$ T8 Y) j
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* L+ N7 M6 t/ ]( d二、5轴钻孔的应用
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2 V8 s% q" R# E) z8 Y 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。' b. h6 w9 ~! T# k7 u
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图2
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(1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；0 z/ U8 z7 x6 u& b( u+ ^
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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；- u* B/ h% N0 E4 e* R
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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；5 `5 W# J4 F# M$ t( W
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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。
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图3
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图5
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t" z9 y' Q, {5 X0 G& z三、5轴加工拔模角面的应用
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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 : S: o; K# A* q( l5 Q
h- l" x Y1 o) W. m; k (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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* a8 E% w- t: u6 n+ w4 m/ S (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；( W* H5 F S" h) ~( [
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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。9 ]+ i; a+ K8 g& W( p i% a& Q- E
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图7
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图10
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图12
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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。3 h- X3 Y! P: a/ H6 {
0 [; U$ y5 U+ r6 V$ H7 q& \ 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：; T( S& q' V) K" O; |0 c
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(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；8 B" u* R- J7 Y0 n `4 |
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图13% d1 l4 W+ {* u* r# K% J- X
2 I5 D: `4 |3 H* E (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；4 G: I/ }% {) m; v& ~0 F% l; u" U
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- S! B% P0 M4 }1 V0 z图15
2 Q# c! `3 Z. h% i6 B' p- r g* |% c \
(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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图16# l$ t# [7 B6 N7 Y
- q e/ U% e1 o* @9 X
(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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# G! L# N! C b9 `& P4 `! t图17' n- h6 P9 N, \
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: p0 R! t9 u9 Y; K, G5 i6 H8 T4 `图18
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4 k" g/ o- D- t: E6 `) Y! l (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。8 w8 m y9 B9 x8 [! W0 g: B
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图19
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五、结束语2 \, ?8 M! e$ O& V
+ w, t8 ?6 B- Q$ q& S 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