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        基于UG和VERICUT的車(chē)銑復(fù)合加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)研究

        2016-05-30 23:59:04田洪江閻兵
        亞太教育 2016年11期
        關(guān)鍵詞:分階段實(shí)訓(xùn)教學(xué)

        田洪江 閻兵

        摘 要:隨著對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及加工效率要求的不斷提高,車(chē)銑復(fù)合加工不斷發(fā)揮著重要作用。以典型螺紋軸的車(chē)銑復(fù)合加工為例,介紹基于UG和VERICUT的車(chē)銑復(fù)合加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)。介紹了車(chē)銑復(fù)合零件加工流程,制定了加工工藝過(guò)程單,生成了較為合理的NC加工程序。利用VERICUT軟件構(gòu)建了車(chē)銑復(fù)合機(jī)床,并設(shè)定機(jī)床參數(shù),對(duì)零件進(jìn)行加工仿真。通過(guò)分階段教學(xué)方式,用UG數(shù)控加工與VERICUT機(jī)床仿真相結(jié)合的方法,大大縮短了車(chē)銑復(fù)合加工零件編程時(shí)間,降低教學(xué)和生產(chǎn)成本,節(jié)省加工設(shè)備和資源的消耗。

        關(guān)鍵詞:車(chē)銑復(fù)合加工;實(shí)訓(xùn)教學(xué);UG;VERICUT;分階段

        在數(shù)控加工中,隨著產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度不斷提高,對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求也日益嚴(yán)格,縮短周期和提高效率越來(lái)越重要,但是大量的加工工序都比較分散,從工序集中和提高裝夾效率上來(lái)看,單純的車(chē)削和銑削加工方法,不能滿(mǎn)足復(fù)雜零件的加工。車(chē)銑復(fù)合加工的出現(xiàn)提高了數(shù)控加工的效率,車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備的主要優(yōu)勢(shì)在于加工工藝更加靈活、工序更加集中,從而可以縮短產(chǎn)品制造工藝鏈、提高工藝的有效性、減少零件在整個(gè)加工過(guò)程中的裝夾次數(shù)、提高位置加工精度。

        隨著我國(guó)制造領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)升級(jí),培養(yǎng)懂?dāng)?shù)控車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的復(fù)合型人才已成為職業(yè)院校培養(yǎng)人才的方向之一。但車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的學(xué)習(xí)難度比較大,要求既要具備數(shù)控車(chē)編程與操作的知識(shí),又要具備數(shù)控銑編程與操作知識(shí)。加工零件的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,程序就越繁瑣,加工安全不易保證,加工設(shè)備少且昂貴。為保證車(chē)銑復(fù)合數(shù)控加工程序的準(zhǔn)確性和安全性,使用UG軟件編程和VERICUT軟件加工仿真的方法,能很好解決車(chē)銑復(fù)合加工零件編程和加工安全等問(wèn)題。利用仿真加工,可以驗(yàn)證數(shù)控程序的正確性,增加程序的可信度;模擬數(shù)控機(jī)床的實(shí)際加工,檢測(cè)潛在的干涉碰撞錯(cuò)誤,有效保證教學(xué)的安全性。

        一、車(chē)銑復(fù)合加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)

        目前在我國(guó)機(jī)械制造領(lǐng)域里車(chē)銑復(fù)合加工的利用率并不高,原因在于我國(guó)應(yīng)用車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)時(shí)間還很短,適用于各種零件的車(chē)銑復(fù)合加工工藝、數(shù)控編程技術(shù)、后置處理以及仿真技術(shù)尚處于發(fā)展應(yīng)用階段,針對(duì)這一塊的應(yīng)用研究還處于摸索階段。這樣對(duì)車(chē)銑復(fù)合加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)提出了更高的要求。

        在車(chē)銑復(fù)合加工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中要強(qiáng)調(diào)加工仿真模擬的必要性。由于車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件比較多、功能相對(duì)復(fù)雜,加工的零件結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜,如果不進(jìn)行加工仿真,可能會(huì)損壞工件、刀具等。因此編制程序后加工仿真就顯得尤為重要。

        車(chē)銑復(fù)合加工教學(xué)的目的是讓學(xué)生了解車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn);能完成車(chē)銑復(fù)合加工機(jī)床操作和制定基本加工工藝;能利用UG軟件編制加工程序;能應(yīng)用VERICUT軟件進(jìn)行加工仿真;能進(jìn)行零件的合理加工。車(chē)銑復(fù)合加工教學(xué)的重點(diǎn)是能制定合理的車(chē)銑復(fù)合加工工藝、工件定位及裝夾方法和選用合理的加工刀具;能合理的編制加工程序并進(jìn)行高效加工。

        二、分階段教學(xué)的實(shí)施過(guò)程

        車(chē)銑復(fù)合實(shí)訓(xùn)的教學(xué)應(yīng)分階段、循序漸進(jìn)的進(jìn)行,從教學(xué)的質(zhì)量和教學(xué)安全角度出發(fā),把車(chē)銑復(fù)合實(shí)訓(xùn)教學(xué)分成四個(gè)階段。下面以螺紋軸車(chē)銑復(fù)合加工為例介紹車(chē)銑復(fù)合實(shí)訓(xùn)教學(xué)四個(gè)階段的實(shí)施過(guò)程。螺紋軸三維模型如圖1所示。

        1.第一階段:編制加工工藝

        車(chē)銑復(fù)合加工可通過(guò)一次裝夾(或盡量減少裝夾次數(shù))完成對(duì)圖1所示零件的加工,其中包括車(chē)削、銑削、鉆削,從而提高零件的加工效率和加工精度。圖2是NX加工過(guò)程中的流程圖,它表明了創(chuàng)建和處理刀路的過(guò)程步驟。

        毛坯長(zhǎng)為58mm,直徑為40mm的鋁棒。表1描述了車(chē)銑復(fù)合零件加工過(guò)程,包括工序號(hào)、加工地點(diǎn)、工序內(nèi)容、工序名和刀具描述。

        2.第二階段:基于UG軟件的程序編制

        (1)創(chuàng)建車(chē)削、銑削、鉆削加工坐標(biāo)系。

        (2)創(chuàng)建車(chē)削、銑削、鉆削幾何體。

        (3)創(chuàng)建刀具

        ①T1_OD_80_L 80°外圓粗車(chē)刀

        ②T2_OD_35_L 35°外圓精車(chē)車(chē)刀

        ③T3_OD_GROOVE_L 刀寬4mm的切槽刀

        ④T4_OD_THERAD_L 60°三角螺紋車(chē)刀

        ⑤T5D12銑刀

        ⑥T6_DRILLING_D6麻花鉆

        (4)創(chuàng)建操作,生成刀軌

        ①精車(chē)右端面

        單擊“創(chuàng)建”工具欄上的“創(chuàng)建工序”按鈕,設(shè)置各參數(shù),彈出“面加工”對(duì)話(huà)框,設(shè)定參數(shù)并編輯“切削區(qū)域”。設(shè)置“切削區(qū)域”,“非切削移動(dòng)”和“進(jìn)給率和速度”,最后單擊“生成”按鈕。

        ②粗車(chē)外表面

        單擊“創(chuàng)建”工具欄上的“創(chuàng)建工序”按鈕,設(shè)置各參數(shù),彈出“粗車(chē)OD”對(duì)話(huà)框,設(shè)定各參數(shù)。單擊“切削參數(shù)”按鈕,在“余量”選項(xiàng)卡中將“粗加工余量”全部設(shè)定為“0.5”,即本次加工后留出0.5mm余量,以便精加工。編輯“切削區(qū)域”,生成刀具軌跡。

        ③同樣的方法設(shè)定“外表面精加工”,“精車(chē)退刀槽”,“車(chē)螺紋”,“粗、精銑四面體”,“粗精銑六面體”“鉆孔”等工序。

        (5)后置處理定制

        車(chē)銑復(fù)合機(jī)床的車(chē)削、銑削、鉆削加工過(guò)程是獨(dú)立的,可以分別對(duì)它們進(jìn)行后置處理。車(chē)銑復(fù)合機(jī)床的后置處理就是將車(chē)削后置處理、銑削后置處理和鉆削后置處理結(jié)合在一起,由系統(tǒng)自動(dòng)區(qū)分加工類(lèi)型,調(diào)用相應(yīng)后置處理文件,進(jìn)行后置處理。

        3.第三階段:基于Vericut軟件的加工仿真

        (1)車(chē)銑復(fù)合機(jī)床的構(gòu)建

        根據(jù)車(chē)銑復(fù)合機(jī)床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)化建模,可通過(guò)Vericut自帶的建模工具建立模型,或者通過(guò)CAD軟件建立模型文件導(dǎo)入Vericut。需要建立機(jī)床的底座、主軸、工作臺(tái)、導(dǎo)軌、刀盤(pán)、銑削動(dòng)力頭等關(guān)鍵部件的3D模型。分別選擇對(duì)應(yīng)該組件中的Model節(jié)點(diǎn),在Add Model選項(xiàng)中選擇Model File,依次添加機(jī)床模型文件,完成效果如圖3、圖4所示。

        (2)機(jī)床參數(shù)設(shè)定

        機(jī)床模型建好以后,還要對(duì)機(jī)床參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置的參數(shù)有機(jī)床起始位置、機(jī)床行程、干涉檢查設(shè)置、控制系統(tǒng)配置等。

        ①設(shè)置機(jī)床起始位置

        VERICUT機(jī)床模型是按照各部件的零點(diǎn)位置來(lái)構(gòu)造的,所以需定義機(jī)床的起始位置,使機(jī)床處于安全狀態(tài)的開(kāi)始位置。

        ②設(shè)置機(jī)床行程

        在配置下拉菜單選擇“機(jī)床設(shè)定”命令,在機(jī)床設(shè)定對(duì)話(huà)框里選擇“行程極限”標(biāo)簽,選擇添加組并設(shè)定最小、最大極限值。

        ③設(shè)置機(jī)床干涉檢查

        在配置下拉菜單選擇“機(jī)床設(shè)定”命令,在機(jī)床設(shè)定對(duì)話(huà)框里選擇“碰撞檢測(cè)”標(biāo)簽,選中“開(kāi)機(jī)床仿真”復(fù)選框,通過(guò)添加命令分別設(shè)置主軸、夾具、工作臺(tái)、刀具之間的碰撞檢測(cè)。

        (3)加工仿真

        機(jī)床參數(shù)設(shè)定完成后,添加VERICUT仿真所需的刀具、工裝、毛坯、數(shù)控程序,設(shè)置程序零點(diǎn),進(jìn)行零件的仿真,結(jié)果如圖5所示。

        4.第四階段:螺紋軸實(shí)際加工

        實(shí)際加工階段是在實(shí)際生產(chǎn)機(jī)床上的真實(shí)操作,其內(nèi)容是:利用UG軟件傳輸編制的后處理程序、對(duì)應(yīng)程序選擇及安裝刀具、設(shè)定刀具參數(shù),按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求進(jìn)行實(shí)際操作,保證加工產(chǎn)品的尺寸要求。其側(cè)重點(diǎn)是訓(xùn)練加工實(shí)際產(chǎn)品的獨(dú)立操作能力,實(shí)訓(xùn)時(shí)間盡量縮短以減少實(shí)習(xí)成本,提高設(shè)備的利用率和安全性。

        三、結(jié)論

        隨著制造技術(shù)的不斷提升,車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)發(fā)揮著非常重要的作用,在車(chē)銑復(fù)合機(jī)床上進(jìn)行零件加工時(shí),手工編程較為繁瑣,出錯(cuò)率較高,加工安全不易保證。通過(guò)分階段教學(xué)方式,用UG軟件完成螺紋軸零件的車(chē)銑復(fù)合編程及后處理與VERICUT機(jī)床仿真相結(jié)合的方法,大大縮短了車(chē)銑復(fù)合加工零件編程時(shí)間,降低教學(xué)和生產(chǎn)成本,節(jié)省加工設(shè)備和資源的消耗,降低了教學(xué)中手工編程帶來(lái)的難度和錯(cuò)誤率,保證了設(shè)備的安全性和有效使用。

        參考文獻(xiàn):

        [1]信麗華,宋震宇,黃何偉.車(chē)銑復(fù)合實(shí)踐教學(xué)探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索.2015,34(5):211-213.

        [2]常赟.多軸加工編程及仿真應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011:220-311.

        [3]陳玉文,楊偉雪.車(chē)銑復(fù)合加工在《數(shù)控編程》教學(xué)中的研究[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備,2014,(2):67-68.

        [4]范紹平.基于UG和Vericut的多軸數(shù)控加工編程與仿真加工教學(xué)研究.機(jī)械工程師[J].2012,(2):76-77.

        [5]陳玉文,楊偉雪.車(chē)銑復(fù)合加工在《模具數(shù)控加工》中的教學(xué)方法[J].模具制造,2014,(6):86-89.

        (作者單位:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué))

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