旋轉(zhuǎn)軸的軸的取代加工方法

旋轉(zhuǎn)軸的軸的取代加工方法

master-man是一系列的cal-cp軟件。該軟件具有強大的口語設計和計算機科學制造功能，集二維幾何設計、三維曲線設計、零件路徑模擬和加工實體模擬于一體。在多軸加工中，它尤其好，并提供了友好的引擎。在4軸鉆孔類零件中,常有一些成一定規(guī)律的孔系排列零件,如圖1為噴水用螺旋套筒出水零件,該零件要求在φ52.73mm、長度為60mm的范圍內(nèi)鉆150個φ5mm的孔,孔螺旋分布,螺距為10mm,螺紋圈數(shù)為6。此零件如果采用手工編程,費時費力,如采用一般CAM軟件編程,則需要有實體圖,下面本文將介紹MasterCAM軟件非常優(yōu)秀的一個加工功能:旋轉(zhuǎn)軸的“軸的取代”加工方法,采用“曲線”和“點”加工零件。筆者的加工思路為:將零件螺旋線展開,因為150個φ5mm出水孔是在螺旋線上均布排列,因此可將展開后的螺旋線繪制為150個等分點(用MasterCAM等分畫點功能很容易實現(xiàn)),然后將4軸鉆孔加工轉(zhuǎn)換為二維鉆孔加工,再通過旋轉(zhuǎn)軸的“軸的取代”功能將二維鉆孔轉(zhuǎn)換為4軸鉆孔刀路軌跡。一、設螺釘?shù)男螤罾L制螺旋曲線展開線:如圖2所示,動點A旋轉(zhuǎn)1周沿軸向移動的距離AC稱為導程(T)。將圓柱表面展開,螺旋線隨之展成為一傾斜直線,該傾斜直線為直角三角形的斜邊,底邊為圓柱底圓的周長πd,另一直角邊為導程T。圖2為圓柱螺旋線的兩面投影圖。具體到本例中,螺紋圈數(shù)6,則螺旋線纏繞6周的長度為L=π×d×n=3.14159×52.73mm×6=993.937mm。寬度為:H=T×n=10mm×6=60mm。其中,d為圓柱外徑,n為螺旋圈數(shù),T為螺旋的螺距。由L(長度)、H(寬度)可得到一矩形,根據(jù)零件加工時的裝夾方向,該矩形的長和寬正好相反,即:矩形長度為60mm,高度為993.937mm。矩形及點的繪制方法如下。二、刀具路徑鉆孔自動1.150個點的自動選擇在MasterCAM軟件中依次操作:單擊“回主功能列表”主菜單,然后依次選擇“刀具路徑→鉆孔→自動”,則系統(tǒng)提示“選擇第一點”。此時,選擇曲線右下方第一個點,如圖4a所示。此時系統(tǒng)再次提示“選擇第二點”,則選擇曲線右下方第二個點,如圖4b所示。系統(tǒng)再次提示“選擇最后一點”,則選擇曲線左上方第一個點,如圖4c所示。2.選擇并設置切割參數(shù)在“刀具參數(shù)”對話框中,選擇如圖5所示的φ5mm鉆頭,勾選“旋轉(zhuǎn)軸”復選框。3.具有3軸加工和取代加工特點的旋轉(zhuǎn)軸型式設計點擊“旋轉(zhuǎn)軸”按鈕,進入“旋轉(zhuǎn)軸的設定”窗口,在旋轉(zhuǎn)軸型式中,分別有以下幾種。(1)“旋轉(zhuǎn)軸定位”加工:轉(zhuǎn)軸定位加工是MasterCAM軟件4軸加工基本用法,常用于旋轉(zhuǎn)角度固定,等此角度XYZ動作加工完才再旋轉(zhuǎn)角度做加工的情況。(2)“3軸”加工:旋轉(zhuǎn)軸之“3軸”加工是MasterCAM軟件4軸加工常用用法之一,用于加工面為不規(guī)則面,Z軸深度需隨形狀能隨時移動的情況。(3)“軸的取代”加工:旋轉(zhuǎn)軸的“軸的取代”加工用于加工在同樣直徑圓上,以旋轉(zhuǎn)軸代替其中一個加工軸進行加工的情況。旋轉(zhuǎn)軸的“軸的取代”加工為MasterCAM軟件四軸加工應用最為廣泛的一種加工方式,本例旋轉(zhuǎn)軸型式應采用“軸的取代”加工?！拜S的取代”加工的基本方法如下。(1)步驟一:選擇“軸的取代”4軸加工方式。(2)步驟二:設置要取代的軸。因為該零件要在帶數(shù)控轉(zhuǎn)臺(A軸)的立式加工中心上加工,因此需取代Y軸,即Y始終在圓柱體的最高母線上。在工件坐標系里,Y軸坐標始終為0。(3)步驟三:設置旋轉(zhuǎn)方向。選擇逆時針(順逆時針選項決定A軸旋轉(zhuǎn)的方向)。(4)步驟四:設置旋轉(zhuǎn)軸直徑。要在φ52.73mm上鉆孔,因此此處直徑的數(shù)值為“52.73”。設置完成后如圖6所示。4.刀體軌跡生成完成上述步驟后,單擊“確定”按鈕,即可生成如圖7所示刀位軌跡。三、實體切削驗證在MasterCAM軟件中單擊“實體切削驗證”按鈕,彈出仿真校驗窗口,設置仿真配置參數(shù),模擬全部加工過程。最終模擬結(jié)果如圖8所示。四、實際加工完成加工仿真驗證后,就可以把程序輸入機床,進行加工,加工效果如圖9所示。五、變螺距螺線的加工通過上例螺旋線展開的方法,我們可以完成加工中心4軸(A軸)變螺距螺線的加工。圖10為一變距半圓槽螺紋,螺紋半圓槽截面為R5mm的圓形槽,螺紋外徑為60mm,螺距分別為13mm、15mm和20mm,螺紋的圈數(shù)分別為3圈、2圈和3圈。1.生成刀具軌跡如圖10所示,此變距半圓槽螺紋由3種螺距組成,分別為13mm、15mm和20mm,因此需要分別繪制3個矩形,并繪制3個矩形的對角線。其中,矩形的高度為L=π×d×n;矩形的寬度為H=T×n。式中d為圓柱外徑,n為螺旋圈數(shù),T為螺旋的螺距。由以上數(shù)學公式計算可知,三個矩形的高度和寬度分別為:565.4867mm×39mm,376.9911mm×30mm,565.4867mm×60mm,如圖11a所示,對角線繪制如圖11b所示。其中,對角線p此時三個矩形的對角線連接處并非平滑過渡連接,如果此時生成刀具軌跡,在對角線連接處會產(chǎn)生軌跡突變,這對于零件的使用是不可取的,因此,需要對對角線進行平滑過渡連接。處理過程如下。(1)在連接處進行打斷:在圖11b中的對角線連接處p(2)在打斷處用樣條曲線熔接:為保證在對角線連接處平滑過渡,在打斷處用樣條曲線連接,如圖12a所示。用樣條曲線S2.生成加工軌跡利用外形銑削加工策略(注意在“刀具參數(shù)”標簽中應勾選“旋轉(zhuǎn)軸”功能,如圖6所示),選擇經(jīng)過平滑過渡的3個矩形的對角線,可生成圖13所示加工軌跡。實體仿真結(jié)果如圖14所示。本文通過利用MasterCAM對一些機構(gòu)進行加工策略分析,希望能夠?qū)ψx者有一定的啟發(fā)作用。(1)形成矩形在MasterCAM軟件中依次操作:回主功能列表→繪圖→矩形→兩點繪矩形→輸入點p(2)繪制軸線螺旋線在MasterCAM軟件中依次操作:回主功能列表→繪圖→直線→兩點線→分別選擇矩形的左上角與右下角,