陳玉文

常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院（江蘇常州 213164)

1 引言

獎(jiǎng)杯零件的三維模型如圖1所示。該零件的尺寸為?74.56×175mm，毛坯為合金鋁棒料，棒料尺寸為?80×180mm。獎(jiǎng)杯零件由圓球、圓柱、圓錐、諸多曲面構(gòu)成，球和圓柱體部分車(chē)削精加工到圖樣尺寸，中間曲面部分（含圓錐部分）車(chē)削時(shí)留足夠余量，再用動(dòng)力頭通過(guò)4軸聯(lián)動(dòng)銑削加工完成。具體分為球右端面車(chē)削粗加工、獎(jiǎng)杯外輪廓車(chē)削粗加工、球面車(chē)削精加工、左端圓柱體車(chē)削精加工、中間曲面部分銑削半精加工、中間曲面部分銑削精加工。

圖1 獎(jiǎng)杯零件的三維模型

2 球、輪廓、圓柱體數(shù)控車(chē)削加工

2.1 初始化加工環(huán)境

（1）創(chuàng)建加工坐標(biāo)系MCS_SPINDLE，機(jī)床坐標(biāo)系指定MCS坐標(biāo)為（0，0，0），車(chē)床工作平面為ZM-XM。

（2）創(chuàng)建工件幾何體WORKPIECE，指定部件邊界，創(chuàng)建毛坯幾何，毛坯為已拉伸體（?80×180mm，采用拉伸命令得到）。

（3）創(chuàng)建車(chē)削工件TURNING_WORKPIECE，指定毛坯邊界，類(lèi)型為棒料，安裝位置為遠(yuǎn)離主軸箱，指定點(diǎn)為加工坐標(biāo)系，長(zhǎng)度為180mm，直徑為?80mm。

（4）創(chuàng)建避讓幾何體AVOIDANCE，名稱(chēng)為AVOIDANCE，出發(fā)點(diǎn)指定點(diǎn)坐標(biāo)（100，60，0），運(yùn)動(dòng)點(diǎn)到起點(diǎn)為軸向-徑向，點(diǎn)坐標(biāo)為（5，45，0），運(yùn)動(dòng)到回零點(diǎn)為徑向-軸向，點(diǎn)選項(xiàng)為與起點(diǎn)相同。

（5）創(chuàng)建刀具：①外圓粗加工車(chē)刀，類(lèi)型為turning，刀具子類(lèi)型為OD_55_L，名稱(chēng)為OD_55_L，刀尖半徑為R0.8mm，刀具號(hào)為1，使用刀具夾持器；②外圓精加工車(chē)刀，類(lèi)型為turning，刀具子類(lèi)型為OD_35_L，名稱(chēng)為OD_35_L，刀尖半徑為R0.4mm，刀具號(hào)為2，使用刀具夾持器。

（6）創(chuàng)建程序，類(lèi)型為turning，位置程序?yàn)镹C_PROGRAM，名稱(chēng)為PROGRAM_T。

2.2 球右端面車(chē)削粗加工

（1）創(chuàng)建工序，類(lèi)型為turning，工序子類(lèi)型為ROUGH_TURN_OD，程序?yàn)?PROGRAM_T，刀具為OD_55_L，幾何體為AVOIDANCE，方法為L(zhǎng)ATHE_ROUGH，工序名稱(chēng)為ROUGH_TURN_OD。軸向修剪平面1指定點(diǎn)為（0，0，0）。

（2）切削深度為恒定，深度為1mm，變換模式為省略。切削參數(shù)余量，面為0.1mm，徑向?yàn)?.5mm。進(jìn)給率和速度中主軸速度為1,000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率為300mm/min。球右端面車(chē)削粗加工的刀具路徑如圖2所示。

圖2 球右端面車(chē)削粗加工的刀具路徑

2.3 獎(jiǎng)杯外輪廓車(chē)削粗加工

（1）創(chuàng)建工序，類(lèi)型為turning，工序子類(lèi)型為ROUGH_TURN_OD，程序?yàn)?PROGRAM_T，刀具為OD_55_L，幾 何 體 為 AVOIDANCE，方 法 為L(zhǎng)ATHE_ROUGH，工序名稱(chēng)為ROUGH_TURN_OD_1。軸向修剪平面1指定點(diǎn)為（-176，0，0）。

（2）切削深度為恒定，深度為1mm。切削參數(shù)余量，面為0.1mm，徑向?yàn)?.5mm。進(jìn)給率和速度中主軸速度為1,000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率為300mm/min。獎(jiǎng)杯外輪廓車(chē)削粗加工的刀具路徑如圖3所示。

2.4 球面車(chē)削精加工

（1）創(chuàng)建工序，類(lèi)型為turning，工序子類(lèi)型為FINISH_TURN_OD，程序?yàn)?PROGRAM_T，刀具為OD_35_L，幾 何 體 為 AVOIDANCE，方 法 為L(zhǎng)ATHE_FINISH，工序名稱(chēng)為FINISH_TURN_OD。軸向修剪平面1指定點(diǎn)為（-48，0，0）。

（2）進(jìn)給率和速度中主軸速度為1,200轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率為150mm/min。球面車(chē)削精加工的刀具路徑如圖4所示。

圖3 獎(jiǎng)杯外輪廓車(chē)削粗加工的刀具路徑

圖4 球面車(chē)削精加工的刀具路徑

2.5 左端圓柱面車(chē)削精加工

（1）創(chuàng)建工序，類(lèi)型為turning，工序子類(lèi)型為FINISH_TURN_OD，程序?yàn)?PROGRAM_T，刀具為OD_35_L，幾何體為AVOIDANCE，方法為L(zhǎng)ATHE_FINISH，工序名稱(chēng)為FINISH_TURN_OD_1。軸向修剪平面1指定點(diǎn)為（-153.5，0，0），軸向修剪平面2指定點(diǎn)為（-178，0，0），勾選省略變換區(qū)。

（2）進(jìn)給率和速度中主軸速度為1,200轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率為150mm/min。左端圓柱面車(chē)削精加工刀具路徑如圖5所示。

圖5 圓柱面車(chē)削精加工的刀具路徑

3 中間曲面部分?jǐn)?shù)控4軸銑削加工

3.1 初始化加工環(huán)境

（1）創(chuàng)建幾何體，類(lèi)型為mill_multi-axis，幾何體子類(lèi)型為MCS，幾何體為GEOMETRY，名稱(chēng)為MCS，機(jī)床坐標(biāo)系指定MCS坐標(biāo)為坐標(biāo)系原點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，使之與機(jī)床動(dòng)力頭坐標(biāo)系一致。安全設(shè)置選項(xiàng)為包容圓柱體。

（2）設(shè)置工件幾何體WORKPIECE_1，指定部件選擇已修剪的實(shí)體（零件的中間曲面部分，采用基準(zhǔn)平面、修剪體命令得到），指定毛坯幾何體，選擇部件的偏置，偏置為1.5mm。

（3）創(chuàng)建刀具:①球頭銑刀，類(lèi)型為mill_multiaxis，刀具子類(lèi)型為MILL，名稱(chēng)為MILLR3，直徑為?6mm，下半徑為R3mm，刀具號(hào)為3；②球頭銑刀，類(lèi)型為 mill_multi-axis，刀具子類(lèi)型為MILL，名稱(chēng)為MILLR1.5，直徑為?3mm，下半徑為R1.5mm，刀具號(hào)為4。

（4）創(chuàng)建程序，類(lèi)型為mill_multi-axis，位置程序?yàn)镹C_PROGRAM，名稱(chēng)為PROGRAM_M。

3.2 中間曲面部分銑削半精加工

（1）創(chuàng)建工序，類(lèi)型為mill_multi-axis，工序子類(lèi)型為VARIABLE_CONTOUR，程序?yàn)镻ROGRAM_M，刀具為MILLR3，幾何體為WORKPIECE_1，方法為METHOD，工序名稱(chēng)為VARIABLE_CONTOUR。驅(qū)動(dòng)方法為曲面，指定驅(qū)動(dòng)幾何體為已拉伸的曲面（?80×106.65mm片體，用拉伸命令得到）。指定切削方向，切削模式為螺旋，步距為殘余高度，最大殘余高度為0.1mm，刀軸為軸為遠(yuǎn)離直線(xiàn)，指定矢量選擇圓柱底面，切削參數(shù)部件余量為0.1mm，非切削移動(dòng)轉(zhuǎn)移/快速安全設(shè)置選項(xiàng)為包容圓柱體。

（2）進(jìn)給率和速度中主軸速度為3,500轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給率為1,000mm/min。中間曲面部分銑削半精加工的刀具路徑如圖6所示。

圖6 曲面部分銑削半精加工的刀具路徑

3.3 中間曲面部分銑削精加工

VARIABLE_CONTOUR復(fù)制，粘貼，工序名稱(chēng)為VARIABLE_CONTOUR_1，驅(qū)動(dòng)設(shè)置最大殘余高度為0.05mm，刀具選取MILLR1.5，切削參數(shù)余量部件余量為0，主軸速度為4,000轉(zhuǎn)/min。中間曲面部分銑削精加工的刀具路徑如圖7所示。采用自定義的后處理文件即可生成了相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控代碼。

圖7 曲面部分銑削精加工的刀具路徑

4 結(jié)語(yǔ)

UG軟件CAM模塊數(shù)控加工功能十分強(qiáng)大，數(shù)控車(chē)削加工及銑削加工零件時(shí)采用自動(dòng)編程可大大提高編程效率。利用自定義的后處理文件生成的NC代碼，可以直接用于該零件的數(shù)控加工。