|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用 : Y) u; L3 R! d, c
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
! K& F" D' `4 g' l: z, _
7 u# m8 }8 B$ p/ ~: n7 h8 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。
# G# N, |3 v1 B5 B" h1 y! o' X1 b) E: g6 j. s
( K3 }$ L* C9 y4 y 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。- j+ ~" O* M2 X. t
U( k5 \! }9 p# N0 s 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。 l, \* [! z8 X$ ?2 s. X
; x. R c# @- Q" ^
- f" [! X% N N' h一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
/ V" T/ l @* D+ W0 b" j. A" T( {& Y6 u7 l! _" S( P/ p! Q
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。! |2 Q: d. c0 y: w: E; L0 w/ u) o! }
) L6 Q; c0 f1 Q# M/ U7 P& H 1. FIDIA T20的配置# G. D1 t3 z Y! k( ^
, \' K9 Y% D# j9 V9 Z: E( v- ^
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°
4 d1 F, O; a! e4 B. ~( Z6 I5 Y- A6 s$ V z" z2 l: L3 P( ^; M( W
2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件, l0 O4 }# G2 k4 B5 X7 s& G
. t+ i" `: y: e* N/ t- O 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
0 m: l7 n: N4 }/ R0 @ |3 S
. k" X7 b% k. [ }& @7 Z+ J$ Y; C7 A8 j* k. L5 P, }
: J A! G/ h2 e
图1 $ e6 ^; I k% ]# ?: } k7 i
1 r: `- }* i2 l
3 I; A4 U' t" J' {' P H6 I二、5轴钻孔的应用
: z. \" H0 x: q3 o1 i% w3 i! k( r4 U# b0 [& F3 q- J6 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。: a) P4 O# ?3 d) y7 m. t/ K
3 l+ @, c. E+ C7 `& K. B& b' |+ w# B; C, X$ \( @- F
6 D1 C8 F4 c3 j& p. j- l! ~
图2 7 }" h3 { S: g
3 z; d. S# f) x3 P3 ?2 ?1 Y
(1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
. U0 L( ~9 g2 D+ o( Z9 c7 G, z0 Q/ V* ?0 i+ O$ ?' r0 ^; y
(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；
1 @ R6 M1 q: L* z' B4 I/ C2 ^$ W' j& F
(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；- a/ O# ~+ Z& ?* Q# O
7 t4 b1 }' O4 z5 Q9 v( o# x1 Z
(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。
; w$ c- }# f8 ^% c3 h$ ~. G$ w5 n7 _: X" o
; O- X/ \( Y; W: x! g- q {6 s- @
/ ]6 y( J" s9 s4 d
图32 R K' X4 [& g) v2 ?# _, _; t# y; T
; o4 G, z/ e' \
: W" {; g- E, l
9 E9 N3 P+ ~. U7 _- V* v图4
1 g0 U# Y+ y; ~' n! f) L9 b
2 R* B9 x- L9 V. g8 U
! T2 K! _1 u# j; G4 E. Z: X+ d+ a/ f" e2 d0 @9 ^! q: F
图5
4 V1 v$ F( J! Q. p5 i \4 V& _7 l/ k0 Q1 N B: A
- [- m; i/ t k e: x# \三、5轴加工拔模角面的应用
" ]( p& \8 X. b2 j; P+ s
) O+ ^$ M' ?+ O 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。. X l6 x! i( C3 L/ V) ? q5 }
5 p* v" B. v! y# w$ N
' m/ R: S0 l1 |; x& H$ \/ _* X1 K1 }; P/ g. F
图6
" C- X* \% f- j9 X6 D
/ X( ~! w6 ]4 _0 U (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 d; O: _" m/ W' h# ^0 K, V6 ^) L* q' B6 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；
9 i+ J& `6 m5 F& E
/ i; E3 h* n4 W. N. V (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, X$ Y6 ?6 ?; p9 f6 ?
: @4 R9 v2 A0 F$ ~ ?
(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；, ? y( j0 M9 `9 f
; c+ b0 X0 y4 w, J- e6 b( D3 x (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。1 r* f0 _0 i. ^8 d6 ]% V' y
: l5 Z3 j) M, b7 X0 ]" M
2 U2 i9 ?- c' H& R
, _$ k o) B# Z Y* `" `4 u2 `+ W8 U图7
' o- A5 ]! o* |. i! Q9 B, R: C7 s1 g" L7 J8 Z6 B
# f; C( Y: r0 @
+ c! ^. L* a$ P% i
图8
6 {* P7 w2 }( Y
; B [4 ~) j& e' p% w
/ Q# c: o0 c2 D7 r% `: d- Z$ `1 H/ s/ ]3 ^7 h
图9
; h7 j+ l4 H$ b8 t/ a( \
5 ] K( S5 J1 |% \! A" E$ V8 z) O+ g. E
6 W9 g* c+ @3 g: W# A( o图102 G6 v; g0 G2 U% b* }& A
) o: @' D9 n' N2 R) k. j. ~
- ?/ @7 w0 |& I; @. o
2 [9 n$ p; `# b7 M: h
图114 n4 ^) J" y. l' W
8 M# m7 t" l0 J0 v/ g
& q# @, H* w8 [; ?% q; Y* R, J6 U9 e: r2 t/ Y! u5 ~/ m
图12+ Q8 I/ K9 {4 d1 u
3 w4 h' t' B% ~0 P3 |7 U; V* g, h2 Z7 y/ m& z% \! H" G( ^
四、4轴加工的应用
4 C5 l2 m: a! ~5 W, |3 c- N8 d+ h; ~
" z- Q6 H% `, b7 N1 t! [2 R, N 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。* y, R; B8 ?, z, d. P0 B
8 K$ a2 X6 B/ G- e* N% g% W) v( t% b1 I1 @
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：* {8 E5 R& c! ?' x, x
2 [$ ]9 v+ P d1 L (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；, p0 J% K* M: l# l
3 z' s. L( m9 ?
5 H6 J o! E9 `: n* ~9 j# X7 P% R
$ a6 \6 L9 A/ y/ n图13; l# u1 C% Y0 P" P/ a O% \4 F
: n/ z7 O" P& D" O4 V0 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；
! w4 {# X( r5 D4 g: g5 w) I0 F- M0 o( y5 U
( H( h i% {- f: v2 _
- N# y) H y2 P/ t) s9 h! b图14( c/ l1 F% d; \
0 D& S/ }/ b- H6 C9 b4 y
8 o8 A$ ?# T: @& X. e# _3 U% |) ^, g, I
图15
; P( A$ \' I. v! L3 y/ h& b8 W/ T" u. p: Y7 k& q
(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；% L& T& \& Z- Y9 W
) ]7 s& U. C1 N) @# t
& p( C" O. w3 ?, y _6 |) G# S
M9 Z4 s' a( P" ?. }- V图16
2 j- T' v' J2 A5 \9 h, M( M, @! C- X& V& @* Y h
(4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；9 F" \4 Q- O, o6 d( V/ C4 J
& V0 m' r! w8 v0 O$ Z* H @) v
$ ]) l' _1 C8 }4 V' t; p& s图17
8 [2 d+ y1 h; Q$ w. F& l( U2 P& w4 A: L% ^+ I
- W1 r+ | k, y2 _$ K3 d
9 p3 t" Q# @0 x9 n; V. k
图181 y) q0 P) D' o2 D# [! @; r
0 S4 ^' g: Q. z+ n2 P
(5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
% S& K( A# H( x: F! u7 d L, {0 M. b1 {
9 D+ g3 l$ }, O; E) n- V9 F" E+ W# Y$ F6 p A) N2 |6 d# ~
图19
4 |# J* I, p! F6 V- t, T# Z3 W
0 v' J9 W% Z& V+ L; N8 w3 o1 b( O6 f9 i' Z# F; w9 y" ]: G1 z
五、结束语( {+ @. S$ d/ n- W: W# t
: S s/ N- H+ \: z0 a6 J f
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。 |
|
发表于 2006-6-11 12:22:54
楼主
发表于 2006-6-11 21:06:15
