|
|
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 5 g+ g( P6 A5 m" S# J
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 ; v2 o& R( E$ ?8 d# t& G
0 g% y: Y( W7 L: S; o u
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。
3 x: w. b' i: y* g Z, b! ~# c+ g; o& D+ N
7 i- }1 s2 o: r+ c& x) q
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。. u* e5 S& s" i2 g" T
' H0 o6 c, y8 l& F8 H T7 h$ q
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。
! }6 g# U0 A7 Y- m: w1 y
e8 v) w. E4 A' d* P& q$ ?0 @: h2 Y- x+ f3 Q
一、开发FIDIA T205轴后置处理程序, \0 I: l* W* {, O( T4 H
' j( X1 C8 L7 P* q9 \8 @
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。
8 v0 q% u1 {' G
4 l' d/ n) z3 [5 n+ v 1. FIDIA T20的配置
8 e- u0 X6 J5 P8 M" d
! l3 C2 E* B! G- B 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°
3 n6 N Z8 v% q, S+ _: J8 T1 U- [ I0 ^' x9 r9 [3 y2 K
2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
# a4 P/ {1 h5 }: Q8 ?9 E! T# I3 w1 j1 L
针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
1 T2 B0 U! f8 O% o) }# a7 b }3 l6 _
+ D- m! ]4 {8 f( c n9 k
) u' u/ |9 i4 W' f& N' K图1
: ^3 e1 N P U/ z* D; C
9 m+ p! W1 `1 Q. T
& J. l1 Z6 g/ @二、5轴钻孔的应用- a3 m# ]/ v" J% j
- j: M f/ P6 _2 D0 |6 n( _ a
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。
/ O: ?- v6 j) s4 j& e3 v+ ?1 G0 M
6 R6 c ` ?% i$ p% ?, A0 r% f- c D8 t) [2 b% K- F b; k
图2
5 T! G! K, u. c6 G' x) ?5 D9 ~
( t( M& x' j( p) T- A" y' d8 F (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
1 f* w! ~( c& `, v/ N4 a% R! \0 Y! I. X7 ~/ h
(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 V6 H* t0 b2 f4 z8 A1 y% t7 W; d- o5 |
(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；
( i: \2 C; a3 `' [7 s$ K$ G7 `8 N/ u) m' e. |, X9 _) b+ Q" T
(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。
$ T- ^( n: e+ c7 ?% A7 L' B
( p2 k2 z5 H6 H+ C. p N* h6 d2 ]6 b2 Z, W+ [4 o
$ l) | M3 k6 [& M( Z7 Q; h
图3( L$ {6 n! V, P* {
5 w) |0 r. m" D' d. k$ \
% [3 I. M: W8 P7 U
4 z. n# g, ?1 e( W `
图4 5 T; ^( R/ F' m0 i1 o
. X9 Z, [2 n s) \
. U2 C4 U' N/ U8 y
* Z( h s2 y' z0 }: w) F2 { m/ O
图5
e: O9 b# W# @$ I' ~& J! O, o4 z# P$ g& j" C, b: R
8 s- r% L" U7 W4 M+ N# h# }1 S三、5轴加工拔模角面的应用
/ E8 M0 h" Y' @# x! ?
( K2 S# j$ N4 [ 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。
+ @' W3 g6 ?5 |+ l) J+ t. \( S
& u2 p# w+ d; M' ~& Z& W9 A* M1 j; T9 K! C6 V w2 C5 x& m
8 i Z/ h+ O: c+ `2 g
图6 5 ]- a5 M9 t- h8 U% ?
2 t& _- y7 ~* n0 }% h$ F J
(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；
1 F1 p F7 |7 p- D0 ^5 j, J X5 M" T0 m/ d9 a6 c/ p8 f7 g' q$ Y
(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；+ i* t* p+ x! z( G* i
0 {# D7 h& q; V& A1 M (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；
1 e4 _5 l$ l0 f# Y' F( _& @% O
" C3 Q( ?: B, z2 U/ r# L (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；
, z$ @# d& ^* a! t; j9 Q( ]: D" t: O; w# B& 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。* H4 w9 N- D7 r ?
6 x x( y- R6 U- j9 o% X& C. a
) {8 t w( G/ l p5 A( W7 @4 i; {3 b+ V6 N! G9 e2 V8 @
图7# i( _- ?, R9 B+ u1 }
, u# e9 |, m$ W/ F, {7 O9 L: [5 V. l" E
8 U& `1 r4 `3 M. ~& _! G4 P' `2 E! N4 W8 G) K N9 X/ D7 P
图8
1 X$ y% t! {: e$ Q! {2 J4 x3 L. v9 K v r
) K$ M* e: R2 Z9 U4 e7 d
0 y- d4 P, T! Q
图9" a7 ]9 U" m7 D5 I( _- F4 b
8 U- f; K8 i P B/ E2 n
! q0 F) |" T$ t! m9 {; e' B
5 A! M6 i: t1 m, C( T图10
3 @0 S. ^5 K2 t2 | \
8 l7 q" p! Q! c Y' D' P# x& H6 y9 _/ c
+ E9 @" m1 b) Y7 O3 m7 e7 R, c
图11
1 v) P. \% N3 A$ k( w0 J) c, g- ^& ^; N- H# E6 Y9 g5 E
8 x/ \! ?2 Y0 s, q: r
) e! ?' F% a4 } a* @图12, P5 i! G8 s5 F- f/ p0 x
/ @: t. V! S9 v% P6 i: W; x4 q( a' B6 P {2 R' R) r) { }
四、4轴加工的应用$ t m( K9 A2 ^5 M p7 K
1 N, N# S% y" j; \* b: P, P! r 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。
; A9 `0 K- f+ F) I9 O( O8 K1 B5 k+ \" d P4 h
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：6 _, y, X5 G4 j J9 h+ S
) k' Y8 ~+ g0 h, M0 Q8 K (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 n3 y5 N3 m# F$ K
2 k; |- i( p/ w( a$ E( a
% z, ~, s. [2 Q: M2 w. p/ J3 u
* n/ M1 g% U3 O0 z8 D8 u& V: M图13
& P2 I3 n! l7 f- _/ h- P) Z$ S* t6 k' P+ S
(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；5 @) z7 p+ ?7 t1 B. u" f; E
; z& ?+ h4 s3 ~8 [* T' t! t
( D2 P) R: @9 E0 Z) D+ d
% O1 s# S2 Y1 i
图14
* v1 f# L2 b. ~4 a: e5 v) ]# B3 |+ ]
' \# V( W% t) G4 g, R: u0 T8 p3 F4 J) n0 g: H
& ?, d M4 ^( V, J: ~
图155 q g) g1 S1 R. r6 v/ D' y
) I& j" \9 ]; {6 J& m
(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；
. K$ ]) o/ H# B4 y( D& I% G& V* K: ^5 o, u
/ y1 h% `. z# Y& x
, }6 q) ~7 W, ?) }1 f, d p图16- {: q8 t6 Z1 F" K
/ l4 z+ W f2 m" Q" 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；6 P2 ]9 P; n* k, z
. i$ R4 d. [" t( U4 i+ B5 t }$ T. E4 M J6 U6 _* X2 G: _9 h6 p4 w
# o r: Z. a4 H- r图17
- ]; w, J& q; E8 l7 C4 I4 s
% F3 `4 s e6 t& P4 z' A) h
! R. T! D4 Q X& A, Z: u6 n: c% v( f3 K/ A" [' a1 @* c2 h
图18
8 t# _, c3 @ C$ |0 T$ M, U1 T0 {9 d
(5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。$ n; S1 a( D" r5 e+ y$ q
* b. h% {8 O1 d; z& u; Z
( V% X( x2 w/ ]* ?* n
7 Y, b$ b4 u$ H8 a& B" n& W图19
( O2 y3 Q% b1 U. s/ r
: M4 R5 L. u: R+ X2 H! x9 H+ ?9 d! p
五、结束语
: l5 z; I0 h' Z" y* e. w7 b: u; f" Z& ?/ k- G- v# n
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
