十字架零件數(shù)控加工論文

十字架零件數(shù)控加工論文1Mastercam介紹 大型商用CAD/CAM集成系統(tǒng)如UG、Proe、Mas-tercam、CATIA、Powermill及Cima-tronE等在產(chǎn)品數(shù)控加工中的應(yīng)用已非常普遍。Mastercam是一套應(yīng)用廣泛的CAD/CAM/CAE軟件包，它采用圖形交互式自動(dòng)編程方法實(shí)現(xiàn)NC程序的編制。Mastercam是由美國(guó)CNCSoftware公司開發(fā)的基于微機(jī)的CAD/CAM軟件，V5.0以上版本運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)。由于其價(jià)格較低且功能齊全，因此有很高的市場(chǎng)占有率。軟件的CAD功能可以構(gòu)建2D或3D圖形，特別適用于具有復(fù)雜外形及各種空間曲面的模具類零件的建模和造型設(shè)計(jì)。在CAM方面，軟件具有以下特點(diǎn)：提供可靠與精確的刀具路徑，可以直接在曲面及實(shí)體上加工；提供多種加工方式；提供完整的刀具庫(kù)、材料庫(kù)及加工參數(shù)資料庫(kù)。Mastercam軟件有車削、銑削、鉆削、線切割等多種加工模塊，允許用戶通過觀察刀具運(yùn)動(dòng)來(lái)圖形化地編輯和修改刀具路徑。另外，軟件提供多種圖形文件接口，包括DXF、IGES、STL、STA、ASCII等。Mastercam的工作過程一般分為CAD和CAM兩部分。CAD的功能是通過繪圖、轉(zhuǎn)入文檔等生成零件的幾何模型；CAM的功能是根據(jù)使用者設(shè)定的刀具尺寸、加工面的表面粗糙度及加工次數(shù)等特定參數(shù)產(chǎn)生路徑，并將路徑資料及刀具儲(chǔ)存在NCI檔中，通過后處理程序轉(zhuǎn)換為NC加工程序，該程序中包含加工中的進(jìn)給量、主軸轉(zhuǎn)速和冷卻控制等指令，可控制刀具切削工件。 2十字架凸模零件自動(dòng)編程數(shù)控加工 （1）確定加工工藝，零件形狀較為規(guī)則，應(yīng)用Mastercam軟件的二維加工功能即可完成零件的數(shù)控切削。加工思路為：對(duì)整個(gè)零件首先進(jìn)行粗加工，粗加工結(jié)束之后再統(tǒng)一進(jìn)行零件精加工。粗加工時(shí)應(yīng)先銑削正八邊形，然后銑削深度為7mm的十字架，最后銑削深度為3.5mm的十字架，精加工類似。具體的走刀方式則有多種方案可供選取，如十字架的加工既可選取整個(gè)外形圖素進(jìn)行外形銑削，也可先加工第一象限的輪廓，然后應(yīng)用刀具路徑鏡像完成其余部位的加工。 （2）粗加工刀具路徑 零件毛坯尺寸為434316mm，六面已經(jīng)經(jīng)過磨床精加工，編程原點(diǎn)設(shè)置在零件上表面的中心。首先加工八邊形，選擇“刀具路徑”“外形銑削”，軟件彈出交互式對(duì)話框，根據(jù)加工工藝進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。加工刀具選用直徑為12的高速鋼端銑刀，XY平面切削加工速度為200mm/min，Z高度方向下刀速度為100mm/min，抬刀速度為400mm/min。程序號(hào)碼設(shè)為1號(hào)，起始行號(hào)和增量行號(hào)均設(shè)置為10，主軸轉(zhuǎn)速為1000r/min，設(shè)置進(jìn)刀和退刀向量，加工參考高度（安全高度）為50，高度方向從10mm處開始進(jìn)給下刀，XY方向加工余量留為0.2，Z方向不留加工余量且每次最大切削深度設(shè)置為5，為了節(jié)省加工時(shí)間，勾選不提刀選項(xiàng)。補(bǔ)正方式有兩種：電腦補(bǔ)正和控制器補(bǔ)正，這里采用電腦補(bǔ)正的形式，補(bǔ)正方向?yàn)樽笱a(bǔ)償G41。需要注意，在機(jī)床加工中，一般采用順銑，這是因?yàn)閺牡毒邏勖⒓庸ぞ?、表面粗糙度而言順銑效果較好，因而G41使用較多。電腦補(bǔ)正，是由電腦系統(tǒng)計(jì)算一個(gè)刀具半徑補(bǔ)償值，直接產(chǎn)生補(bǔ)正后的刀具路徑。控制器補(bǔ)正，是指在CNC控制器上直接做刀具補(bǔ)償，即利用NC程序中的G40、G41或G42等補(bǔ)償代碼指令來(lái)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。電腦補(bǔ)正不會(huì)出現(xiàn)問題，而控制器補(bǔ)正可能會(huì)出現(xiàn)問題，應(yīng)用時(shí)優(yōu)先選用電腦補(bǔ)正。此外，如果設(shè)置“程式過濾”選項(xiàng)，在后處理時(shí)將大大減少程序量。應(yīng)用上述工藝參數(shù)設(shè)置，八邊形加工刀具路徑如圖2所示。應(yīng)用同一把刀用類似的方法，深度為7mm的十字架刀具路徑如圖3所示?？紤]到十字架輪廓具有對(duì)稱特征，因此，這部分輪廓還有鏡像加工的方法。首先選取如圖4所示AB輪廓線應(yīng)用同一把刀（直徑為12）進(jìn)行開放式輪廓挖槽加工，Z方向最大切削深度設(shè)置為3mm，切削方式選為依外形環(huán)切。AB輪廓線挖槽粗加工刀具路徑如，整個(gè)十字架加工路徑。深度為3.5mm的十字架輪廓粗加工方法與上述類似，但刀具應(yīng)該選直徑為8mm，不詳述。 （3）精加工刀具路徑 零件精加工與粗加工類似，但存在一些區(qū)別：首先是所有精加工應(yīng)盡量選用同一把刀完成，以取得較好的加工精度及減少刀具數(shù)量壓縮程序。如十字架零件精加工采用直徑為8mm的高速鋼端銑刀進(jìn)行統(tǒng)一精加工。其次是所有輪廓均應(yīng)一次加工到切削深度，不應(yīng)該分層加工，以保證沒有接刀痕提高表面質(zhì)量。最后是精加工和粗加工的切削參數(shù)不同，按照上述原則，零件的精加工刀具路徑。 （4）軌跡仿真 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件如VERICUT、Swan-soft-CNCSimulator及CIMCOEdit等可有效檢驗(yàn)NC程序的正確性7。同時(shí)，Mastercam軟件本身也自帶了仿真加工模塊，能動(dòng)態(tài)顯示刀具運(yùn)動(dòng)軌跡，能直觀地觀察到加工過程中是否存在過切和欠切、刀具路徑是否合理等現(xiàn)象。并且操作者可以控制仿真加工速度及步驟等，是實(shí)際切削前一個(gè)很好的檢測(cè)方式。十字架零件仿真加工結(jié)果如圖7所示。 （5）后處理 后置處理簡(jiǎn)稱為后處理，后置處理文件簡(jiǎn)稱后處理文件，其擴(kuò)展名為.PST。后處理的主要目的是生成數(shù)控機(jī)床能識(shí)別的NC加工程序。NC程序的自動(dòng)產(chǎn)生是受軟件的后置處理功能控制的，不同的加工模塊（如車削、銑削、線切割等）和不同的數(shù)控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)于不同的后處理文件。以FANUC系列的后處理為例，它可以定義成慣用于FANUC3M控制器所使用的格式，也可以定義成FANUC6M控制器所使用的格式，但不能用來(lái)定義其它系列的控制器。不同系列的后處理文件，在內(nèi)容上略有不同，但其格式及主體部分是相似的，一般都包括以下幾個(gè)部分：注釋、指令、變量。由于Mastercam系統(tǒng)產(chǎn)生的切削路徑文件格式是NCI的通用格式，它必須轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床控制器能識(shí)別的NC加工程序，同時(shí)要做相應(yīng)的修改。十字架零件精加工經(jīng)過后處理的程序如下（以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為參考，中間部分程序省略） 3結(jié)束語(yǔ) 本文基于Mastercam軟件對(duì)十字架零件進(jìn)行了數(shù)控加工，通過幾何模型建立、加工過程規(guī)劃、刀具路徑建立、后置處理NC程序生成可以方便地獲得可靠的數(shù)控加工程序。這種自動(dòng)編程方法對(duì)于模具制造有較大的價(jià)值，特別是加工復(fù)雜零件更是優(yōu)勢(shì)明顯，具有一定的經(jīng)濟(jì)效果。 3