帶子程序的側(cè)刃多軸加工程序設(shè)計(jì)

1、帶子程序的側(cè)刃多軸加工程序設(shè)計(jì)一、引言某些零件的曲面形狀要求高或者由切削刀具側(cè)面輪廓包絡(luò)形成的復(fù)雜曲面要求精度高，按照常規(guī)的加工途徑，利用球刀進(jìn)行多軸加工達(dá)不到精度要求或者是零件的形狀限制了刀軸放置的方向，在這種情況下可以采用刀具的側(cè)刃進(jìn)行加工的方法。側(cè)刃銑削是使用刀具的側(cè)刃進(jìn)行切削加工一系列的曲面。通過(guò)生成一個(gè)切面的刀具路徑與五軸幾何體相對(duì)應(yīng)。缺省的刀軸方向與加工的幾何相對(duì)應(yīng)，或者沿著直紋面的直紋線方向，用戶也可以通過(guò)在多個(gè)選定點(diǎn)指定刀軸的方向，所以要用刀側(cè)刃加工的曲面形狀必須是可展的直紋面。以往對(duì)復(fù)雜曲面的精加工程序都是采用球刃，切削刃的回轉(zhuǎn)形狀為球面。利用側(cè)刃進(jìn)行加工在實(shí)際中手工編程比較

2、多，但是由于刀軌計(jì)算及刀軸方面的計(jì)算數(shù)據(jù)多、工作量大且易于出錯(cuò)，所以程序開發(fā)的時(shí)間比較長(zhǎng)。CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)應(yīng)用比較廣泛，但在側(cè)刃多軸加工程序自動(dòng)編程方面有一些概念、設(shè)計(jì)過(guò)程和技巧方面存在模糊的認(rèn)識(shí)。本文通過(guò)實(shí)際中典型案例，以CREO/NCJ平臺(tái)，從曲面分析、加工設(shè)置、建立操作到程序參數(shù)設(shè)置等，闡述主要流程和關(guān)鍵步驟及參數(shù)。隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展及CAD/CA欣計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造)技術(shù)的深入應(yīng)用，數(shù)控程序的生成越來(lái)越多地依賴于軟件地自動(dòng)編制方法，手工編程逐漸被替代。在實(shí)際加工中手工編程有著一些優(yōu)勢(shì)，如程序的可讀性強(qiáng)、代碼程序簡(jiǎn)潔短小等。如果將自動(dòng)編程方法與手工編程方法的強(qiáng)項(xiàng)相

3、結(jié)合，特別是在自動(dòng)編程中調(diào)用子程序調(diào)用相配合，則可以更加簡(jiǎn)化編程、提高效率和優(yōu)化程序，有利于程序的修改和重復(fù)調(diào)用。采用主程序調(diào)用子程序的自動(dòng)編程方案，輸出結(jié)構(gòu)化數(shù)控程序，有效地改善數(shù)控程序的可讀性與安全性，給實(shí)際應(yīng)用帶來(lái)了安全與便利。二、零件的加工側(cè)面描述如果被加工曲面方程為r(u,v)=a(u)+l(u),其中l(wèi)(u)為單位向量，則稱此曲面為直紋面。這時(shí)v曲線為直線，因此直紋面是由一條條直線所織成，這些直線就稱為此直紋面的(直)母線，柱面、錐面都是直紋面。過(guò)柱面和錐面上每一點(diǎn)有一條直直紋面模型直母線，而過(guò)單葉雙曲面和雙曲拋物面上每一點(diǎn)有兩條直母線。這就是說(shuō)，柱面和錐面各由一族直母線組成，而單

4、葉雙曲面和雙曲拋物面各由兩族直母線分別組成。此外，由一條空間曲線的全體切線組成的切線曲面也是直紋面。利用CREO3.0繪制的常見的幾種直紋面，如圖1所示?？烧骨婕辞娴拿恳徊糠侄伎梢圆唤?jīng)壓縮或者拉伸而展開成為一個(gè)平面?？烧骨娴母咚骨侍幪帪榱恪ＨS歐氏空間中的可展曲面一定是直紋曲面，相同前提下的直紋曲2所示，加工零件的間隔120的3個(gè)通槽的側(cè)面加工面均為可展直紋面。三、加工程序的設(shè)置圖2零件3個(gè)窄槽的加工程序需要多軸程序，至少需四軸或五軸，要看側(cè)面的曲面形狀而定。在CREO/NCI塊中創(chuàng)建五軸加工程序，“操作設(shè)置”主要過(guò)程和基本設(shè)置包括如下：（1）創(chuàng)建加工模型。（2）裝配參考模型（加工模型

5、）。（3）創(chuàng)建或裝配毛坯工件（非必須）。（4）選擇機(jī)床，即確定了加工程序的軸數(shù)。（5）設(shè)置加工坐標(biāo)系。（6）設(shè)置退刀面。在CREO/NCI塊中可設(shè)平面、圓柱面和球面退刀面。（7）創(chuàng)建加工刀具。通過(guò)上述步驟的設(shè)置創(chuàng)建“操作”?！安僮鳌痹O(shè)置完成后加工模型主要要素的屏幕顯示，如圖3所示。接下來(lái)的重要工作就是確定程序參數(shù)，此加工程序的基本參數(shù)，如表所列。所有設(shè)置完成后，因?yàn)榇顺绦驗(yàn)閭?cè)刃加工程序，所以在定義刀軸方向時(shí)，要選擇“側(cè)面”，選擇側(cè)面的對(duì)話界面如圖4所示，生成的刀具路徑如圖5所示。為保證刀具起始位置和返回位置都在右端面外，創(chuàng)建一個(gè)“基準(zhǔn)點(diǎn)”，此“基準(zhǔn)點(diǎn)”的位置就是該加工程序的起始位置和返回位置。

6、四、子程序的創(chuàng)建一個(gè)槽的側(cè)面加工程序創(chuàng)建完成后，加工模型的“模型樹”結(jié)構(gòu)如圖6所示。一個(gè)加工子程序要能夠被主程序調(diào)用，一次裝夾加工多個(gè)形狀相同或刀具運(yùn)動(dòng)軌跡相同的零件，即一個(gè)零件有重復(fù)加工部分的情況下，為了簡(jiǎn)化加工程序，增加程序文件的可讀性和手工編程工作量，把重復(fù)軌跡的程序段獨(dú)立編成一個(gè)程序進(jìn)行反復(fù)調(diào)用，重復(fù)軌跡的數(shù)控程序設(shè)計(jì)為子程序，主程序可以對(duì)子程序多次調(diào)用。子程序的調(diào)用方法如圖7所示。需要注意的是，子程序還可以調(diào)用另外的子程序。從主程序中被調(diào)用出的子程序稱一重子程序，共可調(diào)用四重子程序。在CREA境中，創(chuàng)建“加工子程序”陣列的主要過(guò)程和幗關(guān)操作步驟如下：1）在“制造”選項(xiàng)卡里，選擇“子程

7、序”，如圖8所示。2）在“圖形窗口”右側(cè)的“菜單管理器”中選擇“加工子程序”，如圖9所示。3）在自動(dòng)出現(xiàn)的對(duì)話窗口中，定義對(duì)“子程序”的陣列設(shè)置，如圖10所示。（4）“子程序”的陣列完成后，即定義了主程序?qū)ψ映绦虻恼{(diào)用。在“模型樹”窗口中出現(xiàn)一個(gè)加工“特征”，“構(gòu)建操作標(biāo)識(shí)#操作名”，如圖11所示。（5）在圖形窗口中顯示整個(gè)程序的路徑。選擇“操作”，本例為“OPO10MILL01，在快捷菜單中選擇“播放路徑”如圖12所示。刀軌在圖形窗口的顯示如圖13所示。五、結(jié)論對(duì)于用刀側(cè)刃加工復(fù)雜曲面的多軸程序，采用CAM軟件自動(dòng)編程具有速度快、精度高、直觀性好、使用簡(jiǎn)便以及便于檢查和修改等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為數(shù)控加工普遍采用的數(shù)控編程方法。為確保程序的安全性，對(duì)生成的刀軌進(jìn)行必要的檢查校驗(yàn)，檢查有無(wú)過(guò)切，切入/切出路徑，非切削路徑，加工過(guò)程刀具是否會(huì)褻生與工件及夾具的干