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1、
五軸加工工藝與優(yōu)化
1前言
五坐標(biāo)機(jī)床功能強(qiáng)大、加工效率高、質(zhì)量好,在復(fù)雜曲面數(shù)控加工領(lǐng)域,具有獨(dú)到之處.CAD/CAM建模、仿真加工以后,分析工藝、碰撞、過(guò)切、欠切等問(wèn)題.圖1為基于UG和VERICUT的五軸加工設(shè)計(jì)、仿真與優(yōu)化的流程圖.
2零件三維
CAD模型參考設(shè)計(jì)圖紙,分析零件及曲面詳細(xì)尺寸,計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù),繪制曲線、曲面,構(gòu)造零件CAD模型如圖2.
3零件UGCAM設(shè)計(jì)
3.1確定復(fù)雜曲面零件加工工藝方案根據(jù)零件的CAD模型,分析曲面形狀,尺寸特點(diǎn),采用粗加工、半精加工和精加工加工方案,結(jié)合UGNX10.0提供的CAM工序類型確定
2、該零件的工藝方案如表1所示.3.2規(guī)劃刀具路徑UGNX10.0的CAM主要包括創(chuàng)建刀具、設(shè)置機(jī)床坐標(biāo)系、工序設(shè)計(jì)(如圖3)等,其中工序設(shè)計(jì)是一項(xiàng)較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?利用“可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)”方法精加工槽側(cè)面時(shí),需要設(shè)置的參數(shù)較多,如“刀軸”參數(shù)的“軸”設(shè)置為“相對(duì)于驅(qū)動(dòng)體”,“前傾角”設(shè)置為“0”,“側(cè)傾角”設(shè)置為“-67”.圖4機(jī)床組件樹(shù)工序內(nèi)容UGCAM加工類型刀具粗加工外形型腔銑(CAVITY_MILL)平底立銑刀D12半精加工剩余剩余銑(REST_MILLING)平底立銑刀D6精加工槽一側(cè)可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)球頭立銑刀R2精
3、加工槽底固定輪廓銑(FIXED_CONTOUR)球頭立銑刀R2精加工槽另一側(cè)可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)球頭立銑刀R2表1加工工藝方案3.3后置處理刀位文件不能直接被數(shù)控機(jī)床識(shí)別,須經(jīng)過(guò)后處理轉(zhuǎn)化為指定數(shù)控系統(tǒng)的程序,才能在相應(yīng)機(jī)床上運(yùn)行,完成加工任務(wù).現(xiàn)生產(chǎn)單位擁有DMU60t機(jī)床若干臺(tái),配備HeidenhainiTNC530控制系統(tǒng),結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀,UGNX10.0后處理文件須滿足該五軸機(jī)床一擺頭(B軸)、一擺臺(tái)(C軸)結(jié)構(gòu)和海德漢控制系統(tǒng)的要求.將與機(jī)床結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)相適應(yīng)的后處理文件B_HEAD_C_TABLE_ITNC530_POST.tcl和B_HEAD_C_TA
4、BLE_ITNC530_POST.def拷貝至UGNX10.0后處理文件目錄“\NX8.5\MACH\resource\postprocessor”中,使用記事本打開(kāi)該目錄中的template_post.dat文件,在文件的最后添加一行內(nèi)容:“B_HEAD_C_TABLE_ITNC530,${UGI-I_CAM_POST_DIR}B_HEAD_C_TABLE_IT-NC530_POST.tcl,${UGII_CAM_POST_DIR}B_HEAD_C_TABLE_ITNC530_POST.def”,然后保存該文件,完成對(duì)后置處理的修改.這樣,在UGNX10.0軟件中就加了一個(gè)名字為“B_HEA
5、D_C_TABLE_ITNC530”后處理器.
4VERICUT仿真
4.1選擇數(shù)控系統(tǒng)VERICUT仿真時(shí)使用的數(shù)控系統(tǒng)要與生產(chǎn)單位機(jī)床系統(tǒng)相一致,軟件VERICUT7.2.3默認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)為fan30im,須修改為軟件庫(kù)中hei530數(shù)控系統(tǒng).4.2建立機(jī)床模型按照運(yùn)動(dòng)模塊構(gòu)建機(jī)床的外形模型時(shí),不需要考慮機(jī)床主軸等部件的內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu),同時(shí)將不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的部件和底座簡(jiǎn)化為機(jī)床本體進(jìn)行整體建模[4].DMU60t機(jī)床有兩大傳功鏈,他們分別是主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈和進(jìn)給傳動(dòng)鏈.主軸帶著刀具繞著B軸旋轉(zhuǎn),并且與Y向運(yùn)動(dòng)組件相連,Y向運(yùn)動(dòng)組件又和X向組件相連,形成主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)鏈.毛坯裝夾在C向轉(zhuǎn)
6、動(dòng)組件上,該組件和Z向運(yùn)動(dòng)組件相連,共同構(gòu)成毛坯進(jìn)給傳動(dòng)鏈.在組件樹(shù)ComponentTree依次定義機(jī)床部件,添加順序?yàn)锽ase→X→Y→B→Spindle,Tool→Base→Z→C,從而得到機(jī)床組件樹(shù)如圖4所示.創(chuàng)建過(guò)程中,根據(jù)機(jī)床實(shí)際參數(shù)設(shè)置X、Y、Z、B和C軸的快速移動(dòng)速度、最大進(jìn)給速度等參數(shù).4.3添加機(jī)床幾何模型分別選擇對(duì)應(yīng)組件中的模型節(jié)點(diǎn),在“添加模型”選項(xiàng)中選擇“模型文件”,依次添加機(jī)床模型文件.在”JAWS(即夾具)”節(jié)點(diǎn)之下添加“Stock(即毛坯)”“Design(即設(shè)計(jì))”節(jié)點(diǎn)及它們的幾何模型,如圖4所示.4.4機(jī)床參數(shù)設(shè)定恰當(dāng)?shù)臋C(jī)床參數(shù)對(duì)VERICUT仿真至關(guān)重要.
7、選擇“配置”“機(jī)床設(shè)定”菜單命令,依次設(shè)置機(jī)床的碰撞檢測(cè)、機(jī)床零點(diǎn)、行程極限、軸優(yōu)先等參數(shù)[1-3].除了以上參數(shù)外,還要對(duì)B、C軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行設(shè)置,選“配置”“控制設(shè)定”菜單命令,設(shè)置B、C軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)型為“EIA(360絕對(duì))”.4.5其他準(zhǔn)備工作坐標(biāo)系統(tǒng)和程序零點(diǎn)的設(shè)置.對(duì)于坐標(biāo)系統(tǒng),設(shè)置“附坐標(biāo)系”到”Stock(工件)”;對(duì)于程序零點(diǎn),子系統(tǒng)1程序零點(diǎn),“偏置名”設(shè)置為“程序零點(diǎn)”,同時(shí)選擇從“B”“組件”到“Csys1”“坐標(biāo)原點(diǎn)”定位.創(chuàng)建加工刀具.根據(jù)表1的工藝方案,創(chuàng)建4把刀具,其中3把直徑分別為16、12和6毫米的平底立銑刀,1把直徑為4毫米的球頭立銑刀.UG后處理生成程序及V
8、ERICUT添加程序.在UGNX10.0中分別對(duì)六個(gè)工步(見(jiàn)圖3)進(jìn)行后處理,選擇前文設(shè)定的后置處理器B_HEAD_C_TABLE_ITNC530,輸出NC程序.在VERICUT7.2.3中,選擇“數(shù)控程序”節(jié)點(diǎn)“添加數(shù)控程序文件”載入NC程序.4.6仿真加工準(zhǔn)備工作完成后即可啟動(dòng)VERICUT仿真加工,該零件仿真加工效果如圖5所示,由圖可見(jiàn),在槽的上邊緣存在較為嚴(yán)重的過(guò)切現(xiàn)象,而此處在UG仿真加工時(shí)是不存在過(guò)切的,原因是VERI-CUT仿真引入機(jī)床、刀具及工裝系統(tǒng),更加貼近現(xiàn)實(shí).設(shè)置過(guò)切、欠切公差均為0.01mm,并用顏色加以區(qū)分,顏色較深的位置表示過(guò)切或欠切,利用軟件將仿真加工結(jié)果與原設(shè)計(jì)
9、模型進(jìn)行分析比較,得到圖6(a),由圖可見(jiàn),工件不僅存在過(guò)切現(xiàn)象,在曲面曲率較大位置還存在較為明顯的欠切問(wèn)題,故零件不合格.合格零件必須滿足設(shè)計(jì)要求,過(guò)切和欠切均會(huì)影響零件的外觀或使用功能.由圖1可知,若零件仿真加工不合格,須對(duì)零件CAD造型或CAM設(shè)計(jì)等不妥當(dāng)?shù)牟糠诌M(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì).仔細(xì)分析VERI-CUT仿真過(guò)程后發(fā)現(xiàn),過(guò)切出現(xiàn)在“剩余銑(REST_MILLING)”工步,在UGCAM設(shè)計(jì)中選用“型腔銑(CAVITY_MILL)”代替“剩余銑”,同時(shí)須設(shè)計(jì)“型腔銑”“切削參數(shù)”,將“參考刀具”選擇為“D12”平底立銑刀,即可利用型腔銑方法實(shí)現(xiàn)剩余料的半精加工.零件欠切也是不允許的,分析欠切的位
10、置可知,大部分的欠切與槽側(cè)精加工“可變流線銑”工步有關(guān),修改該工步的“刀軸”參數(shù),將“側(cè)傾角”由“-67”修改為“-60”.重新后處理生成程序,在VERI-CUT中添加相應(yīng)程序進(jìn)行仿真加工,由仿真效果圖可見(jiàn),過(guò)切情況已不存在.設(shè)置過(guò)切、欠切公差為0.01mm讓仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)模型進(jìn)行自動(dòng)比較,分析結(jié)果如圖6(b)所示.對(duì)比圖6的a和b,進(jìn)行CAM優(yōu)化設(shè)計(jì)后,基本消除了過(guò)切和欠切現(xiàn)象,仿真結(jié)果能夠滿足要求.
5結(jié)語(yǔ)
借助UG和VERICUT實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的CAD建模、CAM設(shè)計(jì)、加工仿真和工藝優(yōu)化.在虛擬環(huán)境中,實(shí)現(xiàn)機(jī)床的加工過(guò)程,校驗(yàn)了加工程序的準(zhǔn)確性,避免了碰撞、干涉等現(xiàn)象,
11、減少了過(guò)切、欠切等問(wèn)題,采用虛擬制造技術(shù),優(yōu)化了生產(chǎn)工藝,降低了生產(chǎn)成本,對(duì)五軸機(jī)床加工有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義.
參考文獻(xiàn):
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12、ICUT虛擬數(shù)控加工仿真技術(shù)研究[J].熱處理技術(shù)與裝備,2012,33(6).
4
1、最靈夢(mèng)想是一個(gè)天真的詞,實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想是個(gè)殘酷的詞。。。21.2.152.15.202110:2210:22:262月-2110:22
2、只有收獲,才能檢驗(yàn)耕耘的好處;只有貢獻(xiàn),方可衡量人生的價(jià)值。。二〇二一二〇二一年二月十五日2021年2月15日星期一
3、不要放棄,你要配的上自己的野心,也不要辜負(fù)了所受的苦難。。10:222.15.202110:222.15.202110:2210:22:262.15.202110:222.15.2021
4、找一個(gè)理由,否認(rèn)憂傷,
13、笑容就會(huì)燦爛到無(wú)所不在。。2.15.20212.15.202110:2210:2210:22:2610:22:26
5、成功與不成功之間有時(shí)距離很短——只要后者再向前幾步。。二月 21星期一, 二月 15, 20212/15/2021
6、只要努力抬起你的雙腳,勝利將屬于你。。10時(shí)22分10時(shí)22分15-2月-212.15.2021
7、青春如此華美,卻在煙火在散場(chǎng)。。21.2.1521.2.1521.2.15。2021年2月15日星期一二〇二一二〇二一年二月十五日
8、真正沒(méi)有資格談明天的人,是那個(gè)不懂得珍惜今日的人。。10:2210:22:262.15.2021星期一, 二月 1
14、5, 2021
1、你始終不屬于我,屬于我的只是我自己。。21.2.152.15.202110:2210:22:262月-2110:22
2、一份信心,一份努力,一份成功;十分信心,十分努力,十分成功。。二〇二一二〇二一年二月十五日2021年2月15日星期一
3、你是唯一的,你是十分獨(dú)特的,你就是你生命中的第一名。。10:222.15.202110:222.15.202110:2210:22:262.15.202110:222.15.2021
4、要跟成功者有同樣的結(jié)果,就必須采取同樣的行動(dòng)。。2.15.20212.15.202110:2210:2210:22:2610:22:26
15、5、我們的生命,就是以不斷出發(fā)的姿勢(shì)得到重生。。二月 21星期一, 二月 15, 20212/15/2021
6、只要站起來(lái)的次數(shù)比倒下去的次數(shù)多,那就是成功。10時(shí)22分10時(shí)22分15-2月-212.15.2021
7、自知之明是最難得的知識(shí)。21.2.1521.2.1521.2.15。2021年2月15日星期一二〇二一二〇二一年二月十五日
8、勇氣通往天堂,怯懦通往地獄。10:2210:22:262.15.2021星期一, 二月 15, 2021
1、最靈繁的人也看不見(jiàn)自己的背脊。21.2.152.15.202110:2210:22:262月-2110:22
2、最困難的事情就
16、是認(rèn)識(shí)自己。二〇二一二〇二一年二月十五日2021年2月15日星期一
3、有勇氣承擔(dān)命運(yùn)這才是英雄好漢。10:222.15.202110:222.15.202110:2210:22:262.15.202110:222.15.2021
4、與肝膽人共事,無(wú)字句處讀書。2.15.20212.15.202110:2210:2210:22:2610:22:26
5、閱讀使人充實(shí),會(huì)談使人敏捷,寫作使人精確。二月 21星期一, 二月 15, 20212/15/2021
6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無(wú)力。10時(shí)22分10時(shí)22分15-2月-212.15.2021
7、自知之明是最難得的知識(shí)。21.2.1521.2.1521.2.15。2021年2月15日星期一二〇二一二〇二一年二月十五日
8、勇氣通往天堂,怯懦通往地獄。10:2210:22:262.15.2021星期一, 二月 15, 2021