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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    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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    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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一、开发FIDIA T205轴后置处理程序

9 i4 ~! R. n: i. d+ \    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。

1 g0 c& [2 a1 O$ [& m, \5 l/ D    1. FIDIA T20的配置

    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 W6 t; [6 H& A- `" k    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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/ e' R  z# N! j; j. G/ e
  ?! c9 m& x) j6 Q' p  H& W
# S# e; ?% B' B% ~+ ~; h图1
$ {6 c% R) d" r# q

二、5轴钻孔的应用
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2 Y- N9 u$ I- Y$ t    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。


. V7 S: V# o% h* y
图2
& k+ ]  `- L1 \3 |8 @
    (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；

    (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；

    (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 B; T" G: H9 S1 H+ u6 c! {. 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。



图3

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- t" P1 `* d3 q7 w1 t0 j图4
4 v! `9 Q+ M1 h
& O& P8 ]9 g: q8 w6 ]2 h9 E$ e/ ~- ^

图5


三、5轴加工拔模角面的应用

$ A- F3 h9 U3 V    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。
+ |+ v5 B! N  }8 J5 |  B, n


6 k$ T1 X( [" d. q* ]: E5 _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 Z7 ~2 t/ g$ 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；
+ H/ {6 [* R) G" k# }
/ k% H' {6 \7 N$ t1 z    (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；

5 _) j. S$ ]& r# ~7 T' |    (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。
6 C0 a8 d1 U+ [3 d# z; O* O' }
* [- f& w7 U: k1 r9 N4 Y  J# Y
- b% V; X- S8 p1 t: l- ]3 ^; w- S4 z
2 p) g0 B4 V2 i- m图7

4 M# @* \, M0 `- F

4 U: n, H" F" I, ]9 z# B图8
- q  l9 i& C+ |8 ]) {# y


1 G: Z$ O2 ?! k7 q$ F2 m. s& A/ o/ o图9



图10
9 P: X/ I" H! p# Z! M
* D, g9 W2 c6 Z" f( [3 m- q3 u) W

' K6 k+ B( q8 ?6 w图11
! n4 h8 `2 c6 A. ]0 t9 b6 ]; T


+ G1 L% ~+ q$ z( P1 g4 Y图12
9 d2 {) r+ ~7 g. ^/ p
% P* U  A  q) e
四、4轴加工的应用

& e& }' s# W/ w6 R9 s/ d) J, T    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。

# V0 A* O; E% H4 J' ~: Q# C: T    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：

4 w8 c% B$ Y- F1 t) k6 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；
/ n5 X: E2 E0 {! u9 ?% u5 A) S9 P
4 d  Z4 f, d  S
; B7 k. ^  X8 W& Y. \* u
& [3 P1 `( j9 _) Z5 y. p2 Z1 K图13

! c. k0 S. }0 S2 W6 q' q1 W5 U$ F    (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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! L# B6 E1 `: ^! v" }0 B
. N  m0 V( S5 l3 p4 W图14

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2 ~, l# F6 J& e图15
) i5 Y$ g: R0 Y
! g. v2 m7 c! ^5 c; p    (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；
2 m6 v8 t# _/ J& w  h) v$ H5 E& N

7 b2 x' W. N- X- f
图16

$ o  c5 Q0 l7 g# `5 g6 Y( p  w    (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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6 i  r9 c  V2 `$ C9 Z. ~3 ]
4 X$ p! `1 y% j
图17


8 N" R# u/ X8 h8 c, W6 l% J' r
# S, `+ [6 G8 h+ w$ ?图18
( A: o. r9 E4 y+ u
    (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
1 t# v+ H  Q: m, L

& o. M# ^  Q) {8 f* I6 l
图19


. ?* I- n& X  i8 O/ y: e! Q/ Q& M五、结束语
' Q) s6 R: L1 T0 o- h  @
( j* q4 l+ `; Y$ z9 ]1 Q+ {1 M- ]    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
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
- M& H! J) ?$ Q8 ?# |希望楼主完善一下

30611016

同意3楼的观点
* |/ w2 M9 N! ]1 Y+ n希望楼主完善一下