MasterCAM V9在4轴和5轴加工中的应用

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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。
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4 {# z: f- m  }3 s    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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* @4 G& c2 |% M& m    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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7 j/ e" h  m$ {9 l0 p1 f3 k1 W: [一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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2 q& u. H. u; Y- z' C2 `0 `    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。
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    1. FIDIA T20的配置
0 b' _6 M6 z2 G, d# y' L5 J
    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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9 I- a+ x; p8 r# ?    2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件
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  U# r9 Q+ K4 ?! q. m% H    针对FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如?所示。

; p8 g+ {4 |, z7 n9 c% K0 K: Z0 o5 D/ n

  j3 O) w( W+ _! ?& {' W图1
# L$ _# D( P* r3 y6 c* b5 P

- _1 F8 ^' C1 N' m二、5轴钻孔的应用

    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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2 K3 T. x1 W+ P; h图2
* g  v! a0 v6 F( I2 g
3 y$ |7 K' f2 h& @$ v    (1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；

    (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；

6 Y- e. C1 I/ Y: z2 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；

    (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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2 `1 ]# ?2 u4 a' X

" m# M  k3 [2 y( ~图3



6 g9 B" d1 C4 ]6 F$ C% c- [图4

) c, |+ Y! K3 X6 I

图5

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三、5轴加工拔模角面的应用

    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。
6 Y3 x. E( s1 f, y3 l. ~
, R* i% X- p) Q" B) J1 X- x
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! u% R, |& Y2 O. V: ~$ v/ s图6

2 s2 @5 h2 S) f# x: @# I    (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 e% L$ j( K7 g6 X7 W
    (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；
4 I0 V8 O0 d0 p+ ^( w+ ~7 I
    (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 K  V# e/ ]" x# ~
  {# P1 Z2 v+ M; Q: o    (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；

    (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。



6 Y% @& e8 l  s; C3 e图7

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图8
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( W, x$ f% E/ O3 j- e1 d) K' J图9



图10

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图11
6 ~/ \% y4 o0 d, C: q; W
' O4 `: @+ t0 o8 M; }
) n& U' s& n! `6 s& o
图12


四、4轴加工的应用

  \# C6 U' E5 U, Y0 O: P( p4 S    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。

9 w, B& R4 ?* a' w# T9 M    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：
3 Y8 V5 u1 K- p2 f7 K! m
    (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；


7 x% W3 H0 @) B" Q6 x& i/ D( I0 }
+ J# K, i3 [0 F/ m图13

    (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；

& l/ c6 [1 t8 V. M* B4 L. _
; R+ z- ~9 y, p' a% P- I) E' I: d( v
图14
+ L9 T8 D. e# O0 M" p5 k

2 u2 f) U( X) y1 A2 u
图15

    (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；

! O# I: n8 _7 P8 ^( e) l
! U; }, {# j$ ^+ I
图16
: N& r( N$ t, _7 a
    (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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# v" r& X7 [2 _& j图17


/ P3 V3 B% e$ L7 L: ?
" v7 W1 Q% G6 ^" K4 G' v$ ^3 N  j图18

" |; z* s9 A6 m5 G8 ~4 r, _" W; {    (5)用MasterCAM V9自带的Mpfan.pst后置处理后的NC程序如图19所示。



图19
7 r: y( G3 `5 c

  n" J: B  v) y4 Y+ `. [五、结束语
6 A5 G# T8 e) A) ^
    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。

zhuyi0829

图能否贴出来

380557319

怎么不发全呢，复制也要复制完整啊，图看不到，基本上没什么意义

114669338

原帖由 380557319 于 2009-1-3 09:57 发表 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif
怎么不发全呢，复制也要复制完整啊，图看不到，基本上没什么意义

同意楼上的观点
) E# i$ F) g2 l) ~, T$ n; q' t4 U希望楼主完善一下

30611016

同意3楼的观点
希望楼主完善一下