麻花鉆四軸加工-工貿(mào)技工學(xué)校論.doc

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論文題目：麻花鉆四軸的加工 作者姓名： xxx 單 位：常州市工貿(mào)技工學(xué)校 通訊地址：新冶路489號(hào) 郵政編碼：213000 聯(lián)系電話：1377527xxxx 麻花鉆四軸的加工 摘要 　銑削加工、流線加工、四軸程序的編寫、后置處理 （POST）、UG/ISV仿真驗(yàn)證。本文利用德國(guó)SIEMENS公司UG NX７.５提供的多軸編程功能，規(guī)劃麻花鉆頭的粗、精加工工藝，編制加工軌跡，利用ＵＧ仿真驗(yàn)證加工軌跡的合理性。最后利用配備FANUC系統(tǒng)的機(jī)床完成模擬加工。 關(guān)鍵詞 多軸 數(shù)控編程 UG ISV仿真 引言 近年來四軸或多軸聯(lián)動(dòng)加工在我國(guó)得了很大的發(fā)展，主要應(yīng)運(yùn)在航空、造船、醫(yī)學(xué)、汽車工業(yè)、模具。較為典型的凸輪、渦輪、蝸桿、螺旋槳、鞋模、立體公、人體模型、汽車配件、其他精密零件加工都可以在多軸機(jī)床上實(shí)現(xiàn)。 麻花鉆是機(jī)械加工中常用的鉆削孔類工具，其制造性能直接影響加工工件的表面質(zhì)量和精度。如下圖所示。基本形狀是一外圓體，內(nèi)部螺旋槽形狀比較復(fù)雜，容易發(fā)生加工干涉，因此其加工的難點(diǎn)在于螺旋槽的粗、精加工。 本文中將利用UG NX、UG/Post Builder、UG/ISV對(duì)四軸麻花鉆（刀路軌跡的編寫、后置POST的編寫、ISV仿真驗(yàn)證）進(jìn)行詳細(xì)的說明。 一、 加工工藝分析 （１）加工區(qū)域劃分 根據(jù)該零件的形狀，加工大概分四個(gè)區(qū)域。 　　　　　　　　 （２）刀具的選擇 　對(duì)于四個(gè)區(qū)域的劃分采用不同的刀具，銑削外圓采用Ｄ10的平底刀 　對(duì)于螺旋槽部分要采用ＵＧ的分析命令來確定球刀的大小。 （３）安裝夾具 采用三軸自定心卡盤（旋轉(zhuǎn)軸附帶） （４）機(jī)床的選擇 XYZ+A、 XYZ+B、兩種形式四軸 XYZ+A 適合加工旋轉(zhuǎn)類工件、車銑復(fù)合加工 XYZ+B 工作臺(tái)相對(duì)較小、主軸剛性差、適合加工小產(chǎn)品 四軸可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品除底面外5個(gè)面都可以做加工，加工前我們必須對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析，確定四軸機(jī)床。 麻花鉆的加工使用FANUC控制系統(tǒng)的三軸機(jī)床，該機(jī)床配備有X、Y、Z三個(gè)線性軸，旋轉(zhuǎn)Ａ軸。 具體機(jī)床結(jié)構(gòu)如下圖所示： （５）加工注意事項(xiàng) 零件的開粗都采用分層進(jìn)行，可采用多重深度切削或進(jìn)行偏置。不要加工的位置做輔助曲面保護(hù)。如果零件的直徑比較大時(shí)，可以預(yù)先采用車削加工完成，或者在銑削上采用定軸開粗。每個(gè)面的ＵＶ向要一致，如果不一致的話要進(jìn)行抽取或者采用其它形式，然后通過曲線組進(jìn)行補(bǔ)面。這樣才能保證做出正確的驅(qū)動(dòng)路徑。 刀軸的初始進(jìn)刀要相切入，定義好安全距離的起始位置，把光順命令打開圓滑連接。在有些曲面不是太光順的時(shí)候，可做較大輔助驅(qū)動(dòng)面來投射驅(qū)動(dòng)體。對(duì)于零件形狀要選用合格的驅(qū)動(dòng)方法，刀軸與投影矢量要合理搭配。表面的質(zhì)量的控制好通過步距值、內(nèi)外公差值縮小、余量的均勻分配。 在實(shí)際加工時(shí)，因工件比較長(zhǎng)，控制第一刀切深，如果Ｚ軸的切削深度比較大，這樣會(huì)給零件的垂直方向帶來沖擊載荷，導(dǎo)致零件彎曲變形。 工件屬于回轉(zhuǎn)體零件，對(duì)于ＭＣＳ的定位通常放在Ａ軸的中心，或者放零件的端面中心，在加工之前要校正好中心點(diǎn)的位置，防止加工出來偏位，零件報(bào)廢 加工之前通過仿真功能，校驗(yàn)下刀具的主軸會(huì)不會(huì)與Ａ軸夾臺(tái)相碰撞，刀具的伸出長(zhǎng)短在ＵＧ中可進(jìn)行分析，所有刀路做完后，通過過切檢查來整體２D或者3D進(jìn)行觀察。 具體的刀具軌跡如下圖： 二、 加工路徑的編制 對(duì)于三軸加工機(jī)床無法加工到的或需要裝夾過長(zhǎng)，為了提高自由空間曲面的精度、質(zhì)量和效率。在工作臺(tái)面上增加Ａ軸，產(chǎn)生四軸后要與合適的CAM編程軟件相結(jié)合也是至關(guān)重要的。多軸加工CAM編程系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算速度、較強(qiáng)的插補(bǔ)功能、全程自動(dòng)過切檢查及處理能力、自動(dòng)刀柄與夾具干涉檢查、進(jìn)給率優(yōu)化處理功能、刀具軌跡編輯優(yōu)化功能、加工殘余分析功能等。數(shù)控編程時(shí)應(yīng)首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要盡一切可能保證刀具軌跡光滑平穩(wěn)，這會(huì)直接影響加工質(zhì)量和機(jī)床主軸等零件的壽命；最后要盡量使刀具載荷均勻，這會(huì)直接影響刀具的壽命。國(guó)內(nèi)外比較成熟適用于多軸加工編程的有德國(guó)SIEMENS公司UnigraphicsNX、英國(guó)DelCAM公司的PowerMill、以色列的Cimatron軟件。本課題程序編寫采用德國(guó)SIEMENS公司UG NX７.５。 此螺旋槽內(nèi)側(cè)扭曲大，發(fā)生加工干涉的概率很高，這主要是影響多軸編程質(zhì)量的因素；即便很好的解決了以上的問題，還有一個(gè)比較重要的就是要控制刀軸在運(yùn)動(dòng)過程中的突然變化，因?yàn)榈遁S的突變帶來的直接影響就是機(jī)床在加工過程中坐標(biāo)軸方向的位移突然加大，甚至超出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)極限，這是另一個(gè)比較重要的地方。 UG NX多軸程序的編寫，絕大部分依賴輔助驅(qū)動(dòng)曲面的構(gòu)建。這其中最重要的就是螺旋槽開粗分層輔助曲面的建立。 建立外圓開粗刀路，利用VARIABLE_CONTOUR操作，四軸垂直于驅(qū)動(dòng)體。生成開粗刀路如下圖： 建立刀刃精加工刀路，利用VARIABLE_CONTOUR操作，驅(qū)動(dòng)方法采用流線型，投影矢量為刀軸，刀軸為四軸垂直于驅(qū)動(dòng)體。精加工刀路如下圖： 用VARIABLE_CONTOUR操作，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　———— 加工另外一條槽，用同樣方法進(jìn)行。 建立清角刀路，如下圖所示： 三、 后置處理的編寫（POST） 后處理（POST）編寫是多軸加工中極其重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，因?yàn)槿绻愕牡毒呗窂杰壘帉懻_，但你沒有正確、可靠的后處理的話，你的工作仍舊是沒法完成下去。編寫后處理首先要求對(duì)機(jī)床的控制器有很深入的了解，對(duì)UG的多軸編程很熟練，對(duì)UG/Post Builder的結(jié)構(gòu)、程序處理過程、相關(guān)設(shè)置要熟練，對(duì)TCL語言要有很深入的了解，這些都要熟練掌握。這樣才具備了編寫后處理的基本條件。 四軸后處理修改 第一步：進(jìn)入U(xiǎn)G7.5后處理構(gòu)造器 .def .tcl .pui 文件 第二步：打開我們要修改的程序→描述你的后處理 （英文）→此區(qū)域 Inches 英制單位 Millimeters 公制設(shè)定→軸選項(xiàng) 3-軸 4-軸 或5軸→機(jī)床類型設(shè)定 Generic 通用的 、Library 瀏覽自帶機(jī)床 、 User’s 用戶自定義→單擊OK 第三步：yes\no所輸出是否記錄選項(xiàng)（圓弧形式、直線形式）→設(shè)置行程（左邊為機(jī)床行程數(shù)據(jù) 右邊為機(jī)床原點(diǎn)數(shù)據(jù)）→精度、G00速度（左邊為機(jī)床精度小數(shù)公差、右邊為機(jī)床快速進(jìn)給G00最大速度）→其余默認(rèn)然后進(jìn)入下一頁面ok 第四步：設(shè)置Fourth Axisr的配置及參數(shù)值。 第四步：修改程序頭 程序尾 中間換刀程序銜接 刀具號(hào) 第四步：修后修改鉆孔一些參數(shù) UG/Post Builder設(shè)置過程：打開Post Builder后新建一個(gè)機(jī)床結(jié)構(gòu)的POST Machine Tool中設(shè)置如下： 定義第四軸： 定義Start of Program： 定義Start of Path： 定義Auto Tool Change： 定義Linear Move： 定義End Of Program： POST編寫完成后要測(cè)試正確性。 測(cè)試輸出的程序如下(部分)： % N0010 G40 G17 G94 G90 G54 N0020 G91 G28 Z0.0 N0040 G0 G90 X2.2568 Y.0275 A275.698 S5000 M03 N0050 Z.3347 N0060 Z.2143 N0070 G1 X2.2602 Y.0257 Z.1916 F1500 M08 N0080 X2.2709 Y.0198 Z.172 N0090 X2.2874 Y.0108 Z.1587 N0100 X2.3071 Y0.0 Z.1535 N0110 X2.3411 Y.0034 A283.935 N0120 X2.3748 Y.0073 Z.1534 A292.541 N0130 X2.4081 Y.0107 Z.1533 A301.186 N0140 X2.4412 Y.0132 Z.1531 A309.772 N0150 X2.4739 Y.0156 Z.153 A318.554 N0160 X2.5063 Y.0179 Z.1528 A327.448 N0170 X2.5388 Y.0212 Z.1525 A336.729 N0180 X2.5711 Y.0259 Z.152 A346.464 N0190 X2.6036 Y.0322 Z.1511 A356.588 N0200 X2.6358 Y.0394 Z.1499 A7.039 N0210 X2.6679 Y.0472 Z.1482 A17.716 N0220 X2.6999 Y.0549 Z.1463 A28.48 N0230 X2.7317 Y.0623 Z.1442 A39.224 N0240 X2.7632 Y.069 Z.142 A49.955 N0250 X2.7951 Y.0751 Z.1398 A60.55 ……………………….. ……………………….. M05 M30 四、 ISV仿真驗(yàn)證 通過ＵＧ內(nèi)的機(jī)床視圖里找出MILL 4Axis的機(jī)床結(jié)構(gòu)，進(jìn)行裝配。然后定義參數(shù)內(nèi)容，在加工導(dǎo)航里找出機(jī)床仿真器點(diǎn)擊所選程序進(jìn)行實(shí)際模擬，觀察加工的安全性、合理性。 參考文獻(xiàn)： [1] 曹利新 三元整體葉輪曲面造型及其計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù). 大連理工大學(xué)學(xué)報(bào) [2] UGS PLM應(yīng)用指導(dǎo)系列叢書 清華大學(xué)出版社 [3] 孫春華，陳皓暉，劉華明. 復(fù)雜曲面整體葉輪CAD/ CAM 技術(shù)研究 [4] 李云龍 加工仿真系統(tǒng)VERICUT 西安交通大學(xué)出版社