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        基于UG的一種反倒角數(shù)控編程方法

        2019-10-23 07:29:32何多政許鋒國(guó)
        裝備制造技術(shù) 2019年8期
        關(guān)鍵詞:倒角孔口圓弧

        何多政,郭 輝,許鋒國(guó),張 碩

        (中航飛機(jī)起落架有限責(zé)任公司燎原分公司,陜西 漢中723200)

        0 引言

        在金屬冷加工中,為了去除零件因機(jī)加產(chǎn)生的毛刺或便于裝配等因素,在零件孔口做一個(gè)斜邊切割,這樣的斜邊特征就稱之為倒角。反倒角是指類似于雙耳片內(nèi)槽側(cè)或單耳片刀軸反向側(cè)的孔口倒角特征,常采用反倒角T型刀具加工。雖然,常規(guī)倒角主要通過(guò)倒角刀、球刀等銑削成型,但是相比較而言,倒角刀加工效率高,表面質(zhì)量好,在行業(yè)內(nèi)被廣泛采用。如何采用數(shù)控編程方法進(jìn)行反倒角幾何特征的加工,是大多數(shù)控編程人員的一個(gè)技術(shù)盲區(qū)。

        倒角刀的創(chuàng)建和倒角特征的編程與傳統(tǒng)刀具創(chuàng)建及編程方式相比而言:差異更大,技巧性更強(qiáng)。因此,熟練掌握倒角編程技巧不僅是數(shù)控編程人員必備的基本功,也是確保產(chǎn)品外觀質(zhì)量的有效手段。在某些場(chǎng)合,倒角加工還可以作為復(fù)雜部件銳邊去毛刺一種有效方法。

        1 一般角度刀具的創(chuàng)建

        一般角度刀具可在UG加工模塊→“創(chuàng)建刀具”菜單→“MILL”、“CHAMFER_MILL”等銑刀菜單中直接定制,刀具參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單,且支持大部分銑削操作,編程方便。

        利用刀柄參數(shù)定義反倒角T型刀:

        在CHAMFER_MILL倒斜銑刀中,通過(guò)刀具六個(gè)參數(shù)和刀柄三個(gè)參數(shù)聯(lián)合定制反倒角T型刀,圖1反倒角T型刀可按表1參數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建。

        圖1 反倒角T型刀

        表1 刀具參數(shù)

        CHAMFER_MILL倒斜銑刀的跟蹤點(diǎn),可在“倒斜銑”→“更多”→“跟蹤”下添加、更改和查看,具體作用見(jiàn)下節(jié)講解。

        2 用戶自定義刀具

        MILL_USER_DEFINED自定義刀具是由母線繞軸線旋轉(zhuǎn)360°形成的幾何體,其母線一般由多組線段構(gòu)成。直線段采用長(zhǎng)度和角度描述,圓弧線段通過(guò)半徑圓和弧角唯一確定,對(duì)于復(fù)雜的曲線段則可由連續(xù)的微小線段或圓弧線段擬合而成。因此,只要能用數(shù)學(xué)描述的刀具母線,均可以通過(guò)線長(zhǎng)、角度、半徑、掃掠四個(gè)參數(shù)進(jìn)行逐步量化(見(jiàn)圖2)。

        圖2 MILL_USER_DEFINED參數(shù)圖例

        2.1 R型刀具

        圖3 左側(cè)凹R型刀具的母線由水平直線段,90°圓弧,豎直直線段三部分組成,每段線段又可通過(guò)線長(zhǎng)、角度、半徑、掃掠四個(gè)參數(shù)表達(dá)。凹R刀具的第一段母線,為從回轉(zhuǎn)軸起,水平長(zhǎng)為2 mm的線段。因此,參數(shù)設(shè)置中“直線長(zhǎng)度”為2,“直線/圓弧起始角”是指與UG軟件的WCS坐標(biāo)下的ZC-XC平面XC軸的夾角,此處為0;第二段母線,是從第一段線段終點(diǎn)豎直起的一節(jié)圓弧,圓弧起點(diǎn)切線與XC軸的夾角,即“直線/圓弧起始角”為90°,按圖1圓弧凹起、凸下對(duì)“掃掠”正負(fù)值的影響知,豎直起的四分之一圓弧“掃掠”角度值90°;第三段母線,是一節(jié)豎直直線段,線段長(zhǎng)度假設(shè)75 mm,豎直線段切削與XC軸的夾角,即“直線/圓弧起始角”為90°[1]。凸R刀具與凹R刀具參數(shù)設(shè)置相似,不詳細(xì)講解,可參考表2右側(cè)參數(shù)進(jìn)行理解。

        圖3 R型刀具

        表2 簡(jiǎn)單凹R型刀具(左)與凸R型刀具(右)創(chuàng)建

        2.2 反倒角T型刀

        2.2.1 反倒角 T型刀的創(chuàng)建

        如加工φ16孔孔口45°反倒角幾何特征的反倒角T型刀(見(jiàn)圖1),可采用回轉(zhuǎn)母線由水平線段、45°斜線段、豎直線段、135°斜線段、豎直線段五部分組成的T型刀,每組線段參數(shù)的設(shè)置如表3所示。

        表3 反倒角T型刀5組線段的參數(shù)

        2.2.2 刀具跟蹤點(diǎn)

        刀具跟蹤點(diǎn)用來(lái)精確驅(qū)動(dòng)刀具那個(gè)部位和工件邊界接觸,刀軌將跟蹤點(diǎn)作為接觸點(diǎn)控制刀路的生成,不同跟蹤點(diǎn)輸出不同的導(dǎo)軌數(shù)據(jù)。刀具與工件接觸位置,實(shí)際上是選擇的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)(跟蹤點(diǎn))和邊界接觸。一般根據(jù)需要一把自定義刀具可以設(shè)置多個(gè)刀具跟蹤點(diǎn),并根據(jù)加工情況選用。在編程過(guò)程中設(shè)置刀具跟蹤點(diǎn)需利于對(duì)刀、刀具半徑補(bǔ)償?shù)奶砑?。合理設(shè)置刀具跟蹤點(diǎn)還可以改善成型刀的受力及加工質(zhì)量。跟蹤點(diǎn)功能鍵位置:MILL_USER_DEFINED直接放置在菜單界面下。跟蹤點(diǎn)通過(guò)距ZC軸2倍的“直徑”和到XC軸“距離”進(jìn)行坐標(biāo)描述。圖4為跟蹤點(diǎn)設(shè)置界面和設(shè)置完成后的跟蹤點(diǎn)在自定義刀具ZCXC平面中的標(biāo)識(shí)。

        圖4 刀具的兩個(gè)跟蹤點(diǎn)

        3 反倒角T型刀的數(shù)控編程

        反倒角T型刀的設(shè)置是反倒角幾何特征編程的主要難點(diǎn)。

        3.1 采用MILL_USER_DEFINED自定義刀具的數(shù)控編程

        在UG軟件中,“MILL_USER_DEFINED”自定義刀具只能用在平面輪廓銑操作中進(jìn)行數(shù)控編程,且只能生成平面輪廓刀軌[2]。

        在平面輪廓銑操作中,選擇圖3自定義的刀具,在“指定部件”選擇孔邊界,材料側(cè)指定為“外部”,投影平面自定義為下沉0.5 mm的孔口平面,可實(shí)現(xiàn)0.5×45°孔口倒角刀軌。設(shè)置中不需要指定底面。其他參數(shù)的設(shè)置可參考平面銑操作,點(diǎn)擊生成刀軌即產(chǎn)生圖5所示刀路。

        圖5 反倒角T型刀刀軌

        刀軌位于跟蹤點(diǎn)上,根據(jù)實(shí)際需要對(duì)程序進(jìn)行半徑補(bǔ)償,補(bǔ)償量為跟蹤點(diǎn)到刀軸的距離,可根據(jù)刀具實(shí)測(cè)數(shù)值設(shè)置,Z軸對(duì)刀位置根據(jù)跟蹤點(diǎn)進(jìn)行長(zhǎng)度補(bǔ)償。

        3.2 CHAMFER_MILL倒斜銑刀空間倒角編程

        通過(guò)倒斜銑刀參數(shù)定義的倒角、反倒角T型刀可應(yīng)用于UG軟件中的大部分?jǐn)?shù)控加工操作。在固定輪廓銑(曲線/點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法)及輪廓3D銑操作中,調(diào)用在CHAMFER_MILL定制的反倒角T型刀具,采用邊界驅(qū)動(dòng)均可實(shí)現(xiàn)空間輪廓倒倒角的功能。操作流程與一般刀具固定輪廓銑操作相似,不再累贅介紹(圖6為生成的刀軌)。

        圖6 采用固定輪廓銑(曲線/點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法)及輪廓3D銑操作實(shí)現(xiàn)空間倒角

        4 反倒角T型刀的編程應(yīng)用

        起落架外筒、旋轉(zhuǎn)套筒、銷軸等零件與其他零組件通過(guò)耳片螺栓孔連接,組成具有完整功能特征的的起落架系統(tǒng)。在以上結(jié)構(gòu)件雙耳片孔口處一般都制有1×45°~3×45°倒角,雙耳片內(nèi)槽兩側(cè)同時(shí)存在倒角和反倒角幾何特征。本文僅以某型號(hào)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)后的旋轉(zhuǎn)套筒雙耳片內(nèi)槽側(cè)的2×45°倒角數(shù)控編程進(jìn)行講解。

        4.1 反倒角T型刀的創(chuàng)建

        旋轉(zhuǎn)套筒雙耳片的螺栓連接孔為Ф24,孔口倒角均為2×45°,兩耳片間距20 mm。反倒角T型刀最大直徑不能超過(guò)φ24,為增大刀具強(qiáng)度,刀具最大直徑選用φ20,刀柄直徑φ10,刀具由四段組成,按表4可創(chuàng)建。

        表4 反倒角T型刀4組線段的參數(shù)

        刀具跟蹤點(diǎn)作為刀具與零件的接觸點(diǎn),用于控制刀軌的生成。根據(jù)表4刀具參數(shù)知,刀具底部和距離底部5 mm處的最大直徑處均可作為刀具跟蹤點(diǎn),按圖7左設(shè)置兩個(gè)跟蹤點(diǎn)的參數(shù)。

        圖7 刀具的兩個(gè)跟蹤點(diǎn)

        4.2 平面輪廓銑操作的設(shè)置

        進(jìn)入U(xiǎn)G軟件創(chuàng)建新模型文件,導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)套筒模型,切換至加工模塊。首先,創(chuàng)建平面輪廓銑操作,在“指定部件邊界”→“模式”→“曲線/邊”中,進(jìn)入“創(chuàng)建邊界”菜單,選擇圖8中左側(cè)1處反倒角倒入到φ24孔內(nèi)的圓弧邊;界面中的“類型”→“封閉的”;“平面”→“自動(dòng)”(“平面”默認(rèn)“自動(dòng)”,系統(tǒng)判別為距孔口2 mm 的平面 1);“材料側(cè)”→“外部”;“刀具位置”→“相切”。

        圖8 邊界和刀軌

        設(shè)置其他參數(shù)。在平面輪廓銑操作中:“工具”→“刀具”,選擇自定義刀具;“Z-深度偏至”設(shè)置為10;“驅(qū)動(dòng)點(diǎn)”選擇“跟蹤點(diǎn)2”,即直徑φ10,距離為零的跟蹤點(diǎn);其他參數(shù)如“刀軸”、“切削參數(shù)”、“非切削參數(shù)”等均默認(rèn)[4,5]。

        最后,點(diǎn)擊“生成”即產(chǎn)生圖8右側(cè)刀軌。此時(shí)反倒角刀的錐面與工件2×45°錐面貼合,符合編程需要。制作圖8左側(cè)2平面處的正倒角,僅需要重新選擇2平面處的倒角邊,將“驅(qū)動(dòng)點(diǎn)”調(diào)整為“跟蹤點(diǎn)1”,就可獲得所需的刀軌[3]。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        本文歸納了反倒角幾何特征編程方法中的刀具創(chuàng)建方法,詳細(xì)闡述了常見(jiàn)R型刀具、反倒角T型刀的創(chuàng)建方法,刀具跟蹤點(diǎn)的設(shè)置與用途,并對(duì)反倒角T型刀編程進(jìn)行了案例講解,對(duì)空間倒角的編程進(jìn)行了拋磚引玉。希望自定義刀具的定制方法和反倒角編程技巧,帶給同行更多的借鑒和指導(dǎo)。

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