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MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用 ' B1 l4 [2 K4 {8 @; K
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 j) O2 M- G8 p# ?. h
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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。 + |# o" M/ l0 a8 \; g2 U3 k
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2 ?0 O9 H/ B8 \ L 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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& B" `" ]6 ^! Z 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$ F4 k" s/ L7 z: y1 j- Q7 m# j
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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。. g) a9 t6 i# x" I- D. d
% ?3 s7 X! Z( n7 Y 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°
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2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件6 C6 C1 k" k& k% h' _
7 c5 o/ x2 Q/ ~/ R- i 针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
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图1
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- L3 V+ K5 I" w! Z# Z% ?# q- G0 t二、5轴钻孔的应用
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& l& @2 N7 I8 t! ^+ P 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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图2
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- W5 D: q0 R/ V) f7 E6 c (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
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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；7 A6 Z/ ~" W9 s7 A- [' S
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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；) H2 z- t7 j, {6 } O6 ?9 b& {9 k4 j, }
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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。5 {8 h; V$ I0 @9 U$ P
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图5 3 `4 M) h7 {& {; x# E2 ?* J8 y
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% D0 X+ n0 I6 }" j2 m- s三、5轴加工拔模角面的应用
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7 P* F, _8 l" {4 a: k 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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# ]9 M) O4 T4 {0 o& E图6
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4 _/ a1 k, S$ e; Z+ y+ ^. E( D/ T5 f (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；0 c' h( x. y+ k8 V0 t
$ z; a1 v% G& @& g$ B (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；0 B* g$ J o1 [0 b
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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；
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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。( l1 u- X; s; Y" E$ ]! z5 a
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图7
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图9
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图12( }' U* y9 p, g6 h, \
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5 k8 O+ F: e9 W, j {" @7 a3 V四、4轴加工的应用1 f2 o' l' p& S9 E' C/ F
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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。
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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 h( b( i+ |* `2 k$ v7 r
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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；: S1 l8 _, ]# P. Y) y5 y1 [$ U# Q
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图13$ l# |* v3 O+ T/ r/ ^6 x
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(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；/ M$ x2 | r1 W( L+ X
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图146 i2 M7 `9 f2 o: r) a
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图15 K& [ [. O) A. z: F# C. m1 l7 {6 ]
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(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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3 @* Z( s7 M+ e, ^5 V* Z, h0 {图16
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- _3 E3 T4 T6 f+ p/ E8 [ (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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}1 J2 {5 m. `% w& Z- x8 O图17
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图18
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w4 D5 m! a% B+ A* _1 z9 W- L (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
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" ^' }1 r0 q: \/ ^, s V$ u' W图193 {8 J/ U0 g8 H5 e. }
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五、结束语
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; u( J& w7 P- @3 I, e5 k: h9 R 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
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发表于 2006-6-11 21:06:15
