|
|
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 9 O& R: A5 y- ~" ^
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
, q Q8 R0 S$ O) v
! j& Q% m3 e0 ~% S 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。 * k2 c5 i7 J( z0 H; G) d6 Y& d
9 a5 b, f8 X6 i& F3 ?! Z+ C( c/ f' C
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。% n) ^8 F7 @: z1 R. k
) U0 K3 L6 Z2 O" t6 G
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。+ y+ _: v# N% X5 p C
* j* o! e3 q0 Z+ _' F; w
# P! K X9 z7 L! |一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
3 E# s0 C& k# a* b* Y+ i$ u! j! _3 C# [. {3 @' ^$ K) p
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。5 z2 m2 \# ?) X
- B0 c" A8 j) v! g0 N$ ~2 j* t 1. FIDIA T20的配置) ]9 T$ H+ Z9 l
6 _- }2 g5 n! b1 c! 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°
# I% M# A1 G0 w' p8 ~- {/ D4 j
( R* @! A+ j, `; s( z 2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
5 r% q% W& c& O0 H; N2 o8 c0 y" T$ M# R0 r: R
针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。
% P! `+ O# z3 a" N2 g/ o: Q
" c8 e: d/ V0 T/ ~5 a
5 [% i& L( }0 J- r1 h3 T& @0 G
. p3 i- ?0 l1 s( i/ A图1 % |% }% H: ?" N* f, F
2 x: _$ M4 y; |4 A, y) Q+ t6 R/ y& g7 C9 H! M
二、5轴钻孔的应用
( M' O; j! s3 ~1 a( w: t4 s6 ~# u: B2 g# V9 a3 R
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。* X* Y9 ?7 w4 R1 N# c0 x5 t: K& D
; j' S2 l/ y$ a, c U s: \1 N$ k4 B# U. ~. P2 X
+ C' N% ? M( D3 L$ D# X% d
图2 4 P4 e0 s% p6 Q+ s! A& {5 l
6 u% g& V7 q# X, b% e4 T+ s
(1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
f. ?7 ?0 Z! t
2 |7 R. X; w& E. C (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；
2 g( Y4 y. I& I% b! X, z/ u5 |# v N' z! ]" C
(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；6 D6 D J* O; ^" w
+ k, y l- m4 a3 K' ~& w% A3 \ (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。* y/ `; Q+ V k6 [! _0 m, `
/ q- j+ p- x4 m, \ ?
' x$ \, m# F& A/ d( f, @! z
8 U6 |6 ~$ E* e& n# P* ]图38 y, ~1 Y3 r7 e9 ]* h6 J
. g, W) p, @! H0 X8 f4 E$ b& D9 Y s# j) u- O' W+ r9 H& g3 |; \
* C8 n, _) u2 i( p9 a
图4 ) k5 ]7 s% @+ n; e$ e) _
+ R2 E5 z8 Y1 `* L% n& I
7 p- `9 u: r3 k, [4 |( Z5 A& B( ]6 x) _5 l e: }8 E
图5 . p; ^ R# K F" `: w
" X7 R1 W& v0 C- d, { T
) r& N" S) q% ?0 c三、5轴加工拔模角面的应用9 k2 W- d. C8 l6 d0 r5 M
?& G' l/ s* B G$ z
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。
8 Y9 m9 m3 ~& I
1 Z; y7 F0 D: ^3 E, ~+ o- @; J, N
! ^) u( t! \% g# M图6
! w, V n. U, F" n& `* `9 z7 I/ N4 D5 o5 Z9 W5 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；
: l0 B5 d* Y2 |8 q4 s4 i% S& ?( |% A' H6 Z
(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；
a6 }$ r0 j5 q- E: v. B( q* e, o& O! O, b. ]
(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；
' \7 Z1 b* [' @2 Z* l5 X( o7 a$ O M* P$ W& x: Y) m$ @
(4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；
4 p0 U$ G/ Y2 n1 {5 Z6 V9 S; a% d. z6 g/ t+ H) N: e
(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。( |3 F" [0 o0 D- Y
( i. O& ^ U) S
" \) j7 @" Q: U9 H% z7 u- G6 M" p m% X2 Z, L) C
图7 V! m& S/ G3 P
7 e/ I' [- S1 I. ?8 [0 H0 L1 @) v, m
( S6 n8 z6 ]& {. k
, \5 h, _; M0 p: j( q
图8# h; m; _' \. ~" V# R0 i' P# P5 R0 c/ _
. H" s; r3 J9 X$ @3 v1 G0 i
! O: l( J: c' _. K; Q- n% |9 Y. B& o
图9% s, Y0 {" d* b# k5 b; J
( \" `8 R& G, Z. Z& @1 }* i
* x" k- r) R# u$ C
, H, ]9 Y* }, W0 L图10; b+ {$ J& [+ l6 @4 Z) D3 n4 |: E
6 r0 r8 u" w4 ?9 J( O9 l2 F
' C" f% I; o0 k( F: o! W% f2 }: L8 V$ x$ Y9 T5 r
图11/ V0 c$ D* ]6 c0 i) N" f
9 F8 R/ I; i6 l9 s" u4 I2 u* c- Y' `& E3 w4 P
; ~/ O! O# `/ i/ q3 S% M
图12
( f3 j \' h2 ?* h( O2 w8 z8 n& |' U) ]% H K8 g8 I
/ G" }( b# I. p- J7 y3 P& s# R
四、4轴加工的应用; _: y2 k1 u; j8 E" K# l: h a
/ \/ h$ p/ T5 [+ R5 c 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。
" E* G" C+ b+ G- _
' y( n z3 J2 |4 k) i0 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：
( T- R/ u- e' b2 l- b0 l9 J% X2 S( @( G7 u0 t: V% Z9 E
(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；# V& p5 l( k) t# G6 H, `
G/ d) o& [7 ^4 {
3 D: K U8 a$ r
+ \2 q0 [/ ]" C. M& V {! c2 a
图13' O& C6 g8 u& [
; ]" q5 R G) r (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；3 R" g4 x7 D4 g$ a
9 F2 E- R. ?/ y4 X
- ?) f- E0 g5 G. S4 Z9 a+ o
/ m9 x( c2 h: G$ y图14
1 y- m2 R4 ~: d m% R8 [; z
O8 ?! ]: E( V- ~; p6 {, Y) M
4 r) E, H# m% l
5 U8 z5 R( a$ ^1 ^图156 n% c1 T5 J J1 w1 K
7 Z+ \( ]3 e5 b$ b
(3)置换Y轴的参数设置好后，进入图16所示的Contour parameters对话框，注意设置刀具的加工深度，把它设置成相对Ratory diameter理论旋转直径的数值；
5 X9 t: |' P- b$ w* ~7 N) y# [+ h+ } G: \0 \. x# K: M
- e: _$ \) n; ]" ]
9 Y$ ^1 ~4 C" u图160 I6 J& B. X) e5 P6 x4 s
: |/ [$ t- m; v' | (4)产生的刀具路径轨迹如图17所示，仿真（Verify）后如图18所示；
' Z. ]4 ?. K4 z) i; |2 F8 ?, r' D$ o8 _: N
6 p% \; ~. I) Y. S7 z" `
( x' O6 X0 o h, @; c2 Y: i3 t图170 S0 `. P# t" j+ G
7 m7 [; j# X$ z/ ~& l
% O. X# }! S* C: U3 P& z
- G) r# {: Z& k2 U4 D9 a, ]图18. e7 z2 c0 d3 O- n
( Y) D# b$ a P' U
(5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。
+ n/ u i; G- I& |2 `7 I
3 O! M; s ?8 E6 A6 @' ?! k
" @; L/ L4 |, H: x8 x- A, A1 z' s5 O4 O" N9 T6 a: A
图19
6 g T3 p) V* h, o
/ U8 f. s7 M j! f7 ^. \( q- H
9 @- e ?% {8 k5 @) u五、结束语
, J+ D" z) q7 k: ` [; T2 T
% A# W. `5 `, K. p L( E 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
