五軸加工工藝與優化
時間:2022-03-15 03:17:03
導語:五軸加工工藝與優化一文來源于網友上傳,不代表本站觀點,若需要原創文章可咨詢客服老師,歡迎參考。
1前言
五坐標機床功能強大、加工效率高、質量好,在復雜曲面數控加工領域,具有獨到之處.CAD/CAM建模、仿真加工以后,分析工藝、碰撞、過切、欠切等問題.圖1為基于UG和VERICUT的五軸加工設計、仿真與優化的流程圖.
2零件三維
CAD模型參考設計圖紙,分析零件及曲面詳細尺寸,計算節點數據,繪制曲線、曲面,構造零件CAD模型如圖2.
3零件UGCAM設計
3.1確定復雜曲面零件加工工藝方案根據零件的CAD模型,分析曲面形狀,尺寸特點,采用粗加工、半精加工和精加工加工方案,結合UGNX10.0提供的CAM工序類型確定該零件的工藝方案如表1所示.3.2規劃刀具路徑UGNX10.0的CAM主要包括創建刀具、設置機床坐標系、工序設計(如圖3)等,其中工序設計是一項較為嚴謹的工作.利用“可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)”方法精加工槽側面時,需要設置的參數較多,如“刀軸”參數的“軸”設置為“相對于驅動體”,“前傾角”設置為“0”,“側傾角”設置為“-67”.圖4機床組件樹工序內容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精加工槽一側可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)球頭立銑刀R2精加工槽底固定輪廓銑(FIXED_CONTOUR)球頭立銑刀R2精加工槽另一側可變流線銑(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控機床識別,須經過后處理轉化為指定數控系統的程序,才能在相應機床上運行,完成加工任務.現生產單位擁有DMU60t機床若干臺,配備HeidenhainiTNC530控制系統,結合生產現狀,UGNX10.0后處理文件須滿足該五軸機床一擺頭(B軸)、一擺臺(C軸)結構和海德漢控制系統的要求.將與機床結構及系統相適應的后處理文件B_HEAD_C_TABLE_ITNC530_POST.tcl和B_HEAD_C_TABLE_ITNC530_POST.def拷貝至UGNX10.0后處理文件目錄“\NX8.5\MACH\resource\postprocessor”中,使用記事本打開該目錄中的template_post.dat文件,在文件的最后添加一行內容:“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,完成對后置處理的修改.這樣,在UGNX10.0軟件中就加了一個名字為“B_HEAD_C_TABLE_ITNC530”后處理器.
4VERICUT仿真
4.1選擇數控系統VERICUT仿真時使用的數控系統要與生產單位機床系統相一致,軟件VERICUT7.2.3默認數控系統為fan30im,須修改為軟件庫中hei530數控系統.4.2建立機床模型按照運動模塊構建機床的外形模型時,不需要考慮機床主軸等部件的內部傳動機構,同時將不產生運動的部件和底座簡化為機床本體進行整體建模[4].DMU60t機床有兩大傳功鏈,他們分別是主運動傳動鏈和進給傳動鏈.主軸帶著刀具繞著B軸旋轉,并且與Y向運動組件相連,Y向運動組件又和X向組件相連,形成主運動傳動鏈.毛坯裝夾在C向轉動組件上,該組件和Z向運動組件相連,共同構成毛坯進給傳動鏈.在組件樹ComponentTree依次定義機床部件,添加順序為Base→X→Y→B→Spindle,Tool→Base→Z→C,從而得到機床組件樹如圖4所示.創建過程中,根據機床實際參數設置X、Y、Z、B和C軸的快速移動速度、最大進給速度等參數.4.3添加機床幾何模型分別選擇對應組件中的模型節點,在“添加模型”選項中選擇“模型文件”,依次添加機床模型文件.在“JAWS(即夾具)”節點之下添加“Stock(即毛坯)”“Design(即設計)”節點及它們的幾何模型,如圖4所示.4.4機床參數設定恰當的機床參數對VERICUT仿真至關重要.選擇“配置”“機床設定”菜單命令,依次設置機床的碰撞檢測、機床零點、行程極限、軸優先等參數[1-3].除了以上參數外,還要對B、C軸旋轉運動進行設置,選“配置”“控制設定”菜單命令,設置B、C軸旋轉臺型為“EIA(360絕對)”.4.5其他準備工作坐標系統和程序零點的設置.對于坐標系統,設置“附坐標系”到“Stock(工件)”;對于程序零點,子系統1程序零點,“偏置名”設置為“程序零點”,同時選擇從“B”“組件”到“Csys1”“坐標原點”定位.創建加工刀具.根據表1的工藝方案,創建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VERICUT添加程序.在UGNX10.0中分別對六個工步(見圖3)進行后處理,選擇前文設定的后置處理器B_HEAD_C_TABLE_ITNC530,輸出NC程序.在VERICUT7.2.3中,選擇“數控程序”節點“添加數控程序文件”載入NC程序.4.6仿真加工準備工作完成后即可啟動VERICUT仿真加工,該零件仿真加工效果如圖5所示,由圖可見,在槽的上邊緣存在較為嚴重的過切現象,而此處在UG仿真加工時是不存在過切的,原因是VERI-CUT仿真引入機床、刀具及工裝系統,更加貼近現實.設置過切、欠切公差均為0.01mm,并用顏色加以區分,顏色較深的位置表示過切或欠切,利用軟件將仿真加工結果與原設計模型進行分析比較,得到圖6(a),由圖可見,工件不僅存在過切現象,在曲面曲率較大位置還存在較為明顯的欠切問題,故零件不合格.合格零件必須滿足設計要求,過切和欠切均會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,須對零件CAD造型或CAM設計等不妥當的部分進行優化設計.仔細分析VERI-CUT仿真過程后發現,過切出現在“剩余銑(REST_MILLING)”工步,在UGCAM設計中選用“型腔銑(CAVITY_MILL)”代替“剩余銑”,同時須設計“型腔銑”“切削參數”,將“參考刀具”選擇為“D12”平底立銑刀,即可利用型腔銑方法實現剩余料的半精加工.零件欠切也是不允許的,分析欠切的位置可知,大部分的欠切與槽側精加工“可變流線銑”工步有關,修改該工步的“刀軸”參數,將“側傾角”由“-67”修改為“-60”.重新后處理生成程序,在VERI-CUT中添加相應程序進行仿真加工,由仿真效果圖可見,過切情況已不存在.設置過切、欠切公差為0.01mm讓仿真結果與設計模型進行自動比較,分析結果如圖6(b)所示.對比圖6的a和b,進行CAM優化設計后,基本消除了過切和欠切現象,仿真結果能夠滿足要求.
5結語
借助UG和VERICUT實現復雜曲面的CAD建模、CAM設計、加工仿真和工藝優化.在虛擬環境中,實現機床的加工過程,校驗了加工程序的準確性,避免了碰撞、干涉等現象,減少了過切、欠切等問題,采用虛擬制造技術,優化了生產工藝,降低了生產成本,對五軸機床加工有著十分重要的現實意義.
參考文獻:
〔1〕陳文濤,夏芳臣,涂海寧.基于UG&VERICUT整體式葉輪五軸數控加工與仿真[J].組合機床與自動化加工技術,2012(2).
〔2〕李芳,劉凱,王昊,等.基于VERICUT的雙轉臺五軸數控微型銑床建模和仿真[J].組合機床與自動化加工技術,2013(2).
〔3〕燕杰春.基于UG和Vericut軟件平臺的多軸數控加工編程與仿真加工研究[J].制造業自動化,2012,34(2).
〔4〕占剛,趙麒.基于UG與VERICUT虛擬數控加工仿真技術研究[J].熱處理技術與裝備,2012,33(6).
作者:范仁杰 余道陽 單位:1.銅陵職業技術學院 2.合肥工業大學
- 上一篇:煉油罐區工藝設計研究
- 下一篇:焊接工藝對熔敷速度的影響