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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。 1 @8 F$ w8 ?; D. o0 C- p4 B: y
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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。# ~$ n0 w3 u+ [2 _" u1 t4 `0 n U
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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。4 C" Y7 A2 u4 q' p
4 x5 \9 K) u8 m( \2 Y0 M/ U/ I% ~, N4 O+ T. W& a C8 ^
一、开发FIDIA T205轴后置处理程序
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X( H, x9 G0 z- g/ v4 M 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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" M! X! `" c5 r G! o8 m5 w 1. FIDIA T20的配置
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" x) w( ~- a# O' M! } 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°1 p* O' n! U- P: ?& c# a+ |& _
( o3 j4 t5 x2 O0 d" o 2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件4 s% A. I% E4 N$ R a
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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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6 K2 k! O) S! X5 l" I: y二、5轴钻孔的应用
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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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(1)先按曲面上的点作出曲面法向孔轴线；
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4 c( z/ _1 o3 k: { (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；
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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；
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9 C; U% d/ O2 B* f0 g( d (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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图5 ! K' o0 T( |) | L! N$ o& n
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三、5轴加工拔模角面的应用
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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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图6 * e3 K4 V+ T' Y3 G# S V. d+ r4 r
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(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；8 K, x. p* x* M5 r( X3 S5 o" s
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(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；, m. K: f4 f/ E% I& g
% o" d; F. Y8 y6 @5 O, u" R (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；* z/ z6 ]) x. r6 w3 w
9 a3 p4 ^. D q" m% ]2 [1 I+ n (4)得到的刀具路径仿真（Verify）后如图11所示；9 T( ~( X4 B) Z1 H
# S& [1 R( O9 m- K' u (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。
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图7* l9 w+ h& z* K2 u9 V! z) r* s
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图9
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) p; f" J2 E' h* c1 E图10
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+ {' g* z9 l( e0 |& P( K4 Y图11
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图12
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7 I6 K0 m$ q, q$ R _" X- P四、4轴加工的应用9 v9 U0 E; D) Z1 y
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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。2 [ q( L# E/ M+ U4 e- Y
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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：& S9 x1 p8 o& d/ m% O3 K9 k
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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；
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6 w/ e' {9 q/ c! D: M+ N* F& F图13
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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；
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图14
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图15' J5 f, b8 Y- D* G2 A7 N
; b8 x8 r1 _1 t: e5 _- F% R (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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图16
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(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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# R+ v0 @ I) j0 a k9 P. ?) E
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- k3 z) I+ P! b% G9 B4 X2 o3 ?3 @图17' i% K7 @$ C: d w# h( g5 g" s
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图186 o# n" n$ R9 t
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(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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7 |+ f% W$ s0 l9 U8 X$ X0 `" ]3 O图19
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5 d6 A% L1 S' o7 ?; q" s6 e8 u2 R五、结束语$ F3 I7 ?# ~' }* |' V& ?
! y- T" p% V2 J& C8 W 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 2009-1-2 20:55:14