廖曉明,呂輝

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 河源 517000）

基于UG NX10茶壺的五軸數(shù)控加工

廖曉明,呂輝

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東 河源 517000）

分析了茶壺五軸聯(lián)動數(shù)控加工的工藝，通過合理設(shè)置UG CAM的驅(qū)動方法、投影矢量、刀軸控制等參數(shù),以茶壺模型為加工對象給出五軸加工詳細加工方案，使用UG NX10對茶壺進行五軸加工刀路軌跡設(shè)計，運用定軸和五軸聯(lián)動等方法生成NC程序,通過VERICUT仿真軟件進行仿真加工,驗證程序后再通過實際機床進行加工,因此縮短了加工時間,提高了生產(chǎn)效益,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,有較強的借鑒意義。

茶壺;后處理;VERICUT;五軸加工

0 引 言

現(xiàn)代智能制造加工的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高，傳統(tǒng)的三軸數(shù)控銑床很難滿足復(fù)雜零件加工的工藝要求，且加工工藝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工時間長，精度要求高，難以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。五軸數(shù)控加工的優(yōu)勢在于，一次裝夾五面加工，刀具避免零線速度加工，保證產(chǎn)品的表面質(zhì)量，可以使用較短的刀具加工陡峭側(cè)壁，對于直紋面可以利用刀具的側(cè)刃進行加工，提高了加工的效率，文中茶壺就是通過五軸數(shù)控機床進行加工。通過對茶壺定軸的開粗，五軸聯(lián)動加工壺內(nèi)腔，內(nèi)腔有倒扣，采用了朝向點刀軸控制，刀具的裝刀長度也將受影響，在五軸機床上避免了刀具所受限制，可以改變加工刀軸來避免刀具的伸長量，本例是通過茶壺介紹了五軸數(shù)控加工。

1 茶壺零件的工藝分析

如圖1所示為茶壺模型圖。該產(chǎn)品直徑為φ115 mm，材料為硬鋁，毛坯外形尺寸為φ120 mm×70 mm,該零件模型有底座、壺嘴和手把，壺口有倒扣，需注意加工策略安排，其深度為35 mm，過程中應(yīng)選擇合理的刀具，根據(jù)零件的特點，編排加工工藝路線，安排加工工序為定軸粗加工→定軸局部半精加工→定軸曲面精加工→可變輪廓曲面精加工→壺嘴鉆孔加工→五軸刻字加工。

圖1 茶壺模型

2 茶壺五軸數(shù)控加工刀路編寫與現(xiàn)場實際加工

2.1 毛坯件的裝夾

首先在毛坯底部銑床上手動鉆4個M8的工藝孔,其4個工藝孔用內(nèi)六角螺母固定在夾具上,夾具用T型螺栓固定在工作臺的T型槽上,然后用扳手鎖緊固定住，如圖2所示。

2.2 加工座標系的確定

采用萊鈉克五軸加工系統(tǒng)，其系統(tǒng)帶有刀尖跟隨功能，刀具與工件接觸時，雙轉(zhuǎn)工作臺擺動，為了保持刀尖與工件始終接觸，機床會自動調(diào)整XYZ坐

標軸的移動來實現(xiàn)，刀具的刀尖始終與零件接觸擺動。為了方便加工對刀，加工座標系設(shè)置在工件頂部中心位置。

2.3 零件加工工序內(nèi)容及刀具創(chuàng)建

茶壺后處理出來的程序通過軟件Vericut7.3對NC代碼進行仿真模擬，Vericut通過機床配置與實際機床1：1的配置，通過驗證NC代碼、刀具軌跡仿真、模型比對，可以有效地檢查出過切、干涉、碰撞等錯誤軌跡。該軟件還可以優(yōu)化刀具路徑、改進表面質(zhì)量、延長刀具壽命、提前預(yù)知NC程序是否安全可靠，文中加工仿真正是利用了這一特性，實現(xiàn)了NC代碼驗證加工。

圖2 毛坯裝夾

圖3 茶壺粗加工

圖4 茶壺半精加工

2.4 定軸粗加工

型腔銑開粗，刀具選用D16三刃平底刀，切削方式為“跟隨部件”，每刀切削深度為1 mm，切削參數(shù)設(shè)置為“順銑，深度優(yōu)先”，留0.3 mm的加工余量。設(shè)置進給參數(shù)，主軸轉(zhuǎn)速為“7000”，進給速度為“2800”，如圖3所示。

選擇鉆孔加工，刀具選用ZT3鉆頭，指定壺嘴孔，刀軸“指定矢量”，循環(huán)類型為“標準鉆，深孔”設(shè)置切削深度為45 mm。設(shè)置進給參數(shù)，主軸轉(zhuǎn)速為“1100”，進給速度為“100”，如圖7所示。

文字是通過UG命令［纏繞與展開］選項，在圓錐曲面做纏繞文字，三軸數(shù)銑機床在一整圈圓錐面上刻字加工很難完成，采用五軸聯(lián)動機床加工簡單方便，可變輪廓銑加工，刀具選用雕刻刀0.2，驅(qū)動方法選擇“曲線/點”，刀軸選擇“遠離直線”。部件余量設(shè)置“-0.08”。

2.5 定軸局部半精加工

采用型腔銑半精加工，切削方式為“跟隨部件”，刀具選用D6平底刀，每刀切深為0.5 mm，參考刀具選擇“D16平底刀”，留0.2 mm余量，如圖4所示。

2.6 壺口內(nèi)腔精加工

固定輪廓銑曲面精加工，刀具選用R3球頭銑刀，驅(qū)動方法選擇“區(qū)域銑削”，非陡峭切削模式選擇“跟隨周邊”，步距數(shù)為“0.07”，刀路方向“向外”，設(shè)置進給參數(shù)，主軸轉(zhuǎn)速為“10000”，進給速度為“2500”，如圖5所示。

2.7 壺外壁精加工

可變輪廓銑曲面精加工，刀具選用R5球頭銑刀，驅(qū)動方式選擇“曲面”，切削模式選擇“螺旋”，步距數(shù)為“150”，投影矢量選擇“刀軸”，刀軸選擇“朝向點”。并輸入朝向點坐標為“0，0，5”。 設(shè)置進給參數(shù)，主軸轉(zhuǎn)速為“10000”，進給速度為“2000”，如圖5所示。

圖5 可變輪廓銑精加工

圖6 固定輪廓銑精加工

2.8 鉆孔加工

水景在小尺度空間景觀設(shè)計應(yīng)用中還應(yīng)注意以下指導(dǎo)思想和設(shè)計原則：①因地制宜，注重整體布局以及與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)；②推陳出新，動靜結(jié)合，避免單調(diào)呆板，體現(xiàn)水景時代亮點，營造特色景觀；③重視水景營造的經(jīng)濟性與可行性以及后期維護、治理便捷性；④以人為本，重視公眾參與性及安全性.

2.9 刻字

3.1 微波消融術(shù)后細胞與組織的病理變化 微波在生物組織中傳播并導(dǎo)致組織與細胞內(nèi)部生熱是微波消融治療腫瘤的基本機制。迅速而劇烈的升溫致細胞快速失活，發(fā)生不可逆損傷，繼發(fā)壞死過程。在壞死的早期階段如微波消融術(shù)后即刻，細胞呈凝固性失活狀態(tài)，壞死尚未開始，此時細胞形態(tài)可無改變；細胞死亡數(shù)小時至 10 h 后逐漸出現(xiàn)核固縮、核碎裂、核溶解、細胞質(zhì)嗜酸性及間質(zhì)崩解等壞死的形態(tài)學(xué)改變。研究發(fā)現(xiàn)，活體豬肝臟在微波消融后 2～5 d，出現(xiàn)大片細胞壞死，壞死周圍組織充血、水腫，炎癥細胞浸潤逐漸增多；7～10 d 壞

3 加工仿真

刀具的創(chuàng)建、刀具的選用應(yīng)從機床、材料的特性、零件產(chǎn)品的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、加工成本等考慮，在導(dǎo)航工具條“機床視圖”按鈕，分別創(chuàng)建刀具D16平底銑刀，D6平底銑刀，R5、R3球頭銑刀，鉆頭3，雕刻刀0.2。

2.1 臨床表現(xiàn) 5例患者中，男性2例，女性3例；年齡45～61歲，平均(53±8)歲。5例患者均因ILD起病，發(fā)展為ARDS的病程為3周～7年。其中，4例(80%)患者ILD首診時明確了DM/PM診斷，1例ILD診斷后96個月明確DM診斷。5例患者肺部表現(xiàn)均為咳嗽咳痰、呼吸困難、肺部濕性羅音；肺外表現(xiàn)為發(fā)熱3例，關(guān)節(jié)肌肉痛3例，典型性皮疹4例(雙手多關(guān)節(jié)斑疹、丘疹，手指鱗屑樣粗糙脫皮，眶周對稱性水腫紫紅色皮疹，甲周皺襞，前胸V型及肩部紅色皮疹)。5例患者均無明顯的肌無力表現(xiàn)。

“宇宇才9個月大，那天他要喝水，我也疏忽大意了，倒完開水隨手就將熱水瓶放在腳邊，宇宇就這樣撲上了熱水瓶，結(jié)果他的整個大腿全燙傷了。已經(jīng)住院半個月了，還需要繼續(xù)治療，估計還需要一個星期。”

4 結(jié) 語

五軸聯(lián)動加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)曲面加工,針對茶壺的特點，對茶壺零件進行了合理的加工工序編排，采用了帶RTCP刀尖跟隨功能萊鈉克系統(tǒng)的五軸聯(lián)動機床，制定了合理的加工路線，選擇鎖零件工藝孔裝夾，保證了零件在安全距離加工，防止刀頭與轉(zhuǎn)臺的碰撞干涉，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。該茶壺模型加工充分地展示了五軸機床加工的優(yōu)點。通過模擬VERICUT仿真軟件，有效地模擬了刀具路徑軌跡，為后續(xù)在五軸機床上的實際加工優(yōu)化了切削參數(shù)與走刀路徑，有效地提高了生產(chǎn)率和保證零件的加工質(zhì)量。

圖7 鉆孔加工

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Five-axis NC Machining Based on UGNX10 Teapot

LIAO Xiaoming,LYU Hui
(Heyuan Polytechnic,Heyuan 517000,China)

This paper analyzes the technology of five-axis CNC machining of teapot.UG CAM parameters are reasonably set,including drive method,projection vector and tool axis control.The processing scheme of the five-axis machining is given.UG NX10 is used to design the five-axis tool path of the teapot.Fixed axis and five-axis linkage and other methods are used to generate NC program.VERICUT simulation software is used to simulate the processing.After the program is verified,it is processed by the actual machine tool.So the processing time is shortened,the production efficiency is improved,the product quality is guaranteed.

teapot;post-processing;VERICUT;five-axis machining

TH 164

A

1002－2333（2018）01－0133－03

（編輯明 濤）

廖曉明（1982—），男，工程碩士，講師，主要從事機械設(shè)計、材料成型及職業(yè)教育等研究工作。

2017-02-10