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MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用 % ]# h) D; X4 D% Z5 o& ]
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 3 G! n; X( h+ c& h
4 T; T$ b& I3 f4 X9 g" }* H# p+ B 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。 ) [- E3 o; f% {* U
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7 |& r$ a* J3 ?6 t( O) Z4 d; e 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。- D5 q; F6 y! u9 G7 K
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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0 ^, j Q8 n [/ S- j E% B4 ]
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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。' ^4 M' @0 f5 S2 L" W( O
I# O# r! F& Z% O! K. Q* d 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°2 g& K" V" o+ ]0 ~( U1 v
; y m% o7 i( L0 r! H 2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件0 T0 }, ]/ j- { E) [( ^ M6 n) g
4 `+ s* w3 q& r( o 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。: q O* H2 r1 B P8 Y( F3 j1 w: I9 p
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图1
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; W8 G1 B, o2 K9 N4 K/ U
, Q) V, }8 c# f* d0 T4 X9 U3 h二、5轴钻孔的应用6 _/ X+ f' g8 m. F( q# }8 U
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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。
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8 w3 G. T. ^! }9 z图2
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3 u8 F) m1 @ K, O" B (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；2 c! x% v) \6 ?# ^" f
) Z0 Y: U2 @$ {# f+ E9 z (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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(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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) \% u* z$ V1 J1 K6 Q (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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8 O7 a1 b2 P: M图3/ m- n3 t- ?3 J1 q9 v& `! {, k
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图5
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5 o! d$ `6 b5 m/ u0 P
& t8 y7 v& T0 M7 p2 S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。+ m) z7 i& O% F. k% _( P# n
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图6
6 a s$ |- k2 ~0 Y0 b1 x: @6 e. L" l) e h" C8 O8 Z/ U) y2 W
(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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) I& Z1 Z0 E7 A5 b9 [4 |# o (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；+ A. F K* r/ L0 Z
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(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；) b% {4 ? _: }7 y9 i4 m1 M) p
7 C" ~( K' E1 F+ E M# p2 p3 m (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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! X" c9 b8 @& m3 _# B图7
5 R- l" z9 i8 P4 u0 l( B8 w4 M6 Y; Q$ _: V. C3 F
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( n! l3 r( r# A& T; `7 E4 w8 N图8! w5 e% @0 m& @2 W8 a
2 R' ^. ^. k, I% V- k2 F+ e! D& S7 U6 B- E- I2 K3 S! s! M
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图9
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图10
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图116 s) ?( |# }0 V2 z$ R2 W* z1 ]2 T4 O
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3 u; `& Q% B8 e图129 K m$ e* t9 z! c) K% I+ {3 f
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; ?9 |0 T3 L5 _) p四、4轴加工的应用8 G/ S; @5 W0 X( }
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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 ?" p% d H! s" R4 J1 d1 L2 R/ H( ]1 c
* {7 A% H& w; N$ ]) W0 |- 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：# k9 k$ b) C! f# O& B
" a. P& d9 L, ?5 t7 v (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；2 T2 L! F2 l; [3 L
/ g( \: k7 s, ]7 K4 g( m& Q% a: a8 ?; J$ s6 t* S6 V% z& s
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图13
& n8 \3 B* j: B. C6 \: q( X; P
; _5 m6 |9 W" V1 m# |, p (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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7 V9 s0 B4 Q6 v0 b" Q8 K& V2 B' A
" z: B% Q+ d' l4 S' B图14
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! W' z6 X5 B' ^0 ]2 a图157 R3 N @8 S* O& t( U+ G
* ?$ R8 `! y) u
(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
+ O2 W/ _( [- ]# R% M' S1 Q1 a" L! h( B, l( O+ a3 O9 G0 P
(4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；- b/ ?6 Q! {& T) M6 e# P* \9 {
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" w% R& ]7 O; M$ I3 [8 V4 C" T9 I图17
' j4 Y3 g% L0 W; B/ q5 X% |0 U* N0 n* [, W9 P7 o6 {- ?. m
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% e& e: H, V( u# c3 p7 r图18
1 p9 R3 p6 @. u3 n- d2 M
. H0 ` ?1 k. O8 z& j (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。6 w, m3 X5 Y; S' }; J
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* y4 } N# c0 ~图19
5 C: h1 \% t ]5 j
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( ]0 j% P& v9 ?; S: e) E五、结束语9 D' O5 W ~$ b( t7 H# C! t5 n
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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
楼主
发表于 2006-6-11 21:06:15
