麻花钻四轴加工-工贸技工学校论.doc

论文题目：麻花钻四轴的加工作者姓名： xxx单 位：常州市工贸技工学校通讯地址：新冶路489号邮政编码：213000联系电话：1377527xxxx麻花钻四轴的加工摘要 铣削加工、流线加工、四轴程序的编写、后置处理 （POST）、UG/ISV仿真验证。本文利用德国SIEMENS公司UG NX.提供的多轴编程功能，规划麻花钻头的粗、精加工工艺，编制加工轨迹，利用仿真验证加工轨迹的合理性。最后利用配备FANUC系统的机床完成模拟加工。关键词 多轴 数控编程 UG ISV仿真引言近年来四轴或多轴联动加工在我国得了很大的发展，主要应运在航空、造船、医学、汽车工业、模具。较为典型的凸轮、涡轮、蜗杆、螺旋桨、鞋模、立体公、人体模型、汽车配件、其他精密零件加工都可以在多轴机床上实现。麻花钻是机械加工中常用的钻削孔类工具，其制造性能直接影响加工工件的表面质量和精度。如下图所示。基本形状是一外圆体，内部螺旋槽形状比较复杂，容易发生加工干涉，因此其加工的难点在于螺旋槽的粗、精加工。本文中将利用UG NX、UG/Post Builder、UG/ISV对四轴麻花钻（刀路轨迹的编写、后置POST的编写、ISV仿真验证）进行详细的说明。一、 加工工艺分析（）加工区域划分根据该零件的形状，加工大概分四个区域。 （）刀具的选择对于四个区域的划分采用不同的刀具，铣削外圆采用10的平底刀对于螺旋槽部分要采用的分析命令来确定球刀的大小。（）安装夹具采用三轴自定心卡盘（旋转轴附带）（）机床的选择XYZ+A、 XYZ+B、两种形式四轴XYZ+A 适合加工旋转类工件、车铣复合加工XYZ+B 工作台相对较小、主轴刚性差、适合加工小产品四轴可以实现产品除底面外5个面都可以做加工，加工前我们必须对产品进行分析，确定四轴机床。麻花钻的加工使用FANUC控制系统的三轴机床，该机床配备有X、Y、Z三个线性轴，旋转轴。具体机床结构如下图所示：（）加工注意事项零件的开粗都采用分层进行，可采用多重深度切削或进行偏置。不要加工的位置做辅助曲面保护。如果零件的直径比较大时，可以预先采用车削加工完成，或者在铣削上采用定轴开粗。每个面的向要一致，如果不一致的话要进行抽取或者采用其它形式，然后通过曲线组进行补面。这样才能保证做出正确的驱动路径。刀轴的初始进刀要相切入，定义好安全距离的起始位置，把光顺命令打开圆滑连接。在有些曲面不是太光顺的时候，可做较大辅助驱动面来投射驱动体。对于零件形状要选用合格的驱动方法，刀轴与投影矢量要合理搭配。表面的质量的控制好通过步距值、内外公差值缩小、余量的均匀分配。在实际加工时，因工件比较长，控制第一刀切深，如果轴的切削深度比较大，这样会给零件的垂直方向带来冲击载荷，导致零件弯曲变形。工件属于回转体零件，对于的定位通常放在轴的中心，或者放零件的端面中心，在加工之前要校正好中心点的位置，防止加工出来偏位，零件报废加工之前通过仿真功能，校验下刀具的主轴会不会与轴夹台相碰撞，刀具的伸出长短在中可进行分析，所有刀路做完后，通过过切检查来整体D或者3D进行观察。具体的刀具轨迹如下图： 二、 加工路径的编制对于三轴加工机床无法加工到的或需要装夹过长，为了提高自由空间曲面的精度、质量和效率。在工作台面上增加轴，产生四轴后要与合适的CAM编程软件相结合也是至关重要的。多轴加工CAM编程系统应具有很高的计算速度、较强的插补功能、全程自动过切检查及处理能力、自动刀柄与夹具干涉检查、进给率优化处理功能、刀具轨迹编辑优化功能、加工残余分析功能等。数控编程时应首先要注意加工方法的安全性和有效性；其次要尽一切可能保证刀具轨迹光滑平稳，这会直接影响加工质量和机床主轴等零件的寿命；最后要尽量使刀具载荷均匀，这会直接影响刀具的寿命。国内外比较成熟适用于多轴加工编程的有德国SIEMENS公司UnigraphicsNX、英国DelCAM公司的PowerMill、以色列的Cimatron软件。本课题程序编写采用德国SIEMENS公司UG NX.。此螺旋槽内侧扭曲大，发生加工干涉的概率很高，这主要是影响多轴编程质量的因素；即便很好的解决了以上的问题，还有一个比较重要的就是要控制刀轴在运动过程中的突然变化，因为刀轴的突变带来的直接影响就是机床在加工过程中坐标轴方向的位移突然加大，甚至超出机床的运动极限，这是另一个比较重要的地方。UG NX多轴程序的编写，绝大部分依赖辅助驱动曲面的构建。这其中最重要的就是螺旋槽开粗分层辅助曲面的建立。 建立外圆开粗刀路，利用VARIABLE_CONTOUR操作，四轴垂直于驱动体。生成开粗刀路如下图： 建立刀刃精加工刀路，利用VARIABLE_CONTOUR操作，驱动方法采用流线型，投影矢量为刀轴，刀轴为四轴垂直于驱动体。精加工刀路如下图：用VARIABLE_CONTOUR操作，加工另外一条槽，用同样方法进行。建立清角刀路，如下图所示：三、 后置处理的编写（POST）后处理（POST）编写是多轴加工中极其重要的一个环节，因为如果你的刀具路径轨编写正确，但你没有正确、可靠的后处理的话，你的工作仍旧是没法完成下去。编写后处理首先要求对机床的控制器有很深入的了解，对UG的多轴编程很熟练，对UG/Post Builder的结构、程序处理过程、相关设置要熟练，对TCL语言要有很深入的了解，这些都要熟练掌握。这样才具备了编写后处理的基本条件。四轴后处理修改第一步：进入UG7.5后处理构造器.def .tcl .pui 文件第二步：打开我们要修改的程序描述你的后处理 （英文）此区域 Inches 英制单位 Millimeters 公制设定轴选项 3-轴 4-轴 或5轴机床类型设定 Generic 通用的 、Library 浏览自带机床 、 Users 用户自定义单击OK第三步：yesno所输出是否记录选项（圆弧形式、直线形式）设置行程（左边为机床行程数据 右边为机床原点数据）精度、G00速度（左边为机床精度小数公差、右边为机床快速进给G00最大速度）其余默认然后进入下一页面ok第四步：设置Fourth Axisr的配置及参数值。第四步：修改程序头 程序尾 中间换刀程序衔接 刀具号第四步：修后修改钻孔一些参数UG/Post Builder设置过程：打开Post Builder后新建一个机床结构的POSTMachine Tool中设置如下：定义第四轴：定义Start of Program：定义Start of Path：定义Auto Tool Change：定义Linear Move：定义End Of Program：POST编写完成后要测试正确性。测试输出的程序如下(部分)：%N0010 G40 G17 G94 G90 G54N0020 G91 G28 Z0.0N0040 G0 G90 X2.2568 Y.0275 A275.698 S5000 M03N0050 Z.3347 N0060 Z.2143N0070 G1 X2.2602 Y.0257 Z.1916 F1500 M08N0080 X2.2709 Y.0198 Z.172N0090 X2.2874 Y.0108 Z.1587N0100 X2.3071 Y0.0 Z.1535N0110 X2.3411 Y.0034 A283.935N0120 X2.3748 Y.0073 Z.1534 A292.541N0130 X2.4081 Y.0107 Z.1533 A301.186N0140 X2.4412 Y.0132 Z.1531 A309.772N0150 X2.4739 Y.0156 Z.153 A318.554N0160 X2.5063 Y.0179 Z.1528 A327.448N0170 X2.5388 Y.0212 Z.1525 A336.729N0180 X2.5711 Y.0259 Z.152 A346.464N0190 X2.6036 Y.0322 Z.1511 A356.588N0200 X2.6358 Y.0394 Z.1499 A7.039N0210 X2.6679 Y.0472 Z.1482 A17.716N0220 X2.6999 Y.0549 Z.1463 A28.48N0230 X2.7317 Y.0623 Z.1442 A39.224N0240 X2.7632 Y.069 Z.142 A49.955N0250 X2.7951 Y.0751 Z.1398 A60.55.M05M30四、 ISV仿真验证通过内的机床视图里找出MILL 4Axis的机床结构，进行装配。然后定义参数内容，在加工导航里找出机床仿真器点击所选程序进行实际模拟，观察加工的安全性、合理性。参考文献：1 曹利新 三元整体叶轮曲面造型及其计算机辅助制造技术. 大连理工大学学报2 UGS PLM应用指导系列丛书 清华大学出版社3 孙春华，陈皓晖，刘华明. 复杂曲面整体叶轮CAD/ CAM 技术研究4 李云龙 加工仿真系统VERICUT 西安交通大学出版社