劉俊英，呂輝，梁豐

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 河源517000）

0 引 言

近幾年各高職院校都在進(jìn)行教學(xué)改革，課程的教學(xué)也由傳統(tǒng)教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)轫?xiàng)目式教學(xué)。知了筆筒五軸數(shù)控加工項(xiàng)目來(lái)自企業(yè)真實(shí)實(shí)例，本文將UG 軟件的應(yīng)用與五軸加工實(shí)例項(xiàng)目相結(jié)合，對(duì)實(shí)際的產(chǎn)品進(jìn)行探究和解析，運(yùn)用UG 軟件進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目工藝的編排與刀路的編程，提高軟件的應(yīng)用性和創(chuàng)新性，希望能為高職院校項(xiàng)目教學(xué)及工藝品生產(chǎn)企業(yè)提供相應(yīng)借鑒。

1 結(jié)構(gòu)分析及加工工藝制定

知了筆筒結(jié)構(gòu)如圖1 所示，主要包括筆筒槽內(nèi)壁、頂端平面、外形圖案、底部平面等結(jié)構(gòu)，表面光潔度較高。環(huán)繞筆筒一圈的外形圖案和其兩端特征需要進(jìn)行加工，因此，采用五軸機(jī)床進(jìn)行加工，只需2 次裝夾即可完成加工任務(wù)。

根據(jù)知了筆筒的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定其加工工藝如下：1）下料。毛坯大小為φ90×120 的棒料，材料為鋁合金。2）五軸數(shù)控銑第一工位，采用四爪卡盤反爪的外爪裝夾，工序?yàn)椋汗P筒內(nèi)壁粗加工-頂部平面粗加工、精加工→筆筒內(nèi)壁與底部精加工→筆筒外形對(duì)半粗加工→筆筒外形半精加工→筆筒外形精加工，厚度、外形和內(nèi)槽加工到位。3）五軸數(shù)控銑第二工位，采用四爪卡盤正爪的內(nèi)爪裝夾，工序?yàn)椋罕趁娲旨庸ぁ趁婢庸ぃ穸鹊轿弧?/p>

圖1 知了筆筒的結(jié)構(gòu)

2 加工工藝參數(shù)制定

由于知了筆筒的材料為鋁合金，根據(jù)知了筆筒的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定各個(gè)工位使用的刀具、加工策略及切削參數(shù)如表1、表2 所示[1-2]。

表1 第一工位刀具、加工策略及切削參數(shù)表

表2 第二工位刀具、加工策略及切削參數(shù)表

3 數(shù)控程序編制與后處理

3.1 編程前準(zhǔn)備

在標(biāo)準(zhǔn)工具條上選擇【開始】|【加工】，系統(tǒng)彈出【加工環(huán)境】對(duì)話框，在對(duì)話框中選擇【mill_multi-axis】多軸銑削模板，然后單擊【確定】按鈕，進(jìn)入加工環(huán)境。

1）創(chuàng)建第一工位坐標(biāo)系。在幾何視圖里，創(chuàng)建加工坐標(biāo)系MCS-1，設(shè)置安全高度。加工坐標(biāo)系為建模絕對(duì)坐標(biāo)系，安全高度設(shè)置為頂面高“30”，其余參數(shù)設(shè)置如圖2所示。

2）定義毛坯幾何體。在毛坯幾何體WORKPIECE-1的【指定部件】選擇知了筆筒，【指定毛坯】選擇毛坯零件，如圖3 所示。

圖2 加工坐標(biāo)系設(shè)置

圖3 定義毛坯幾何體

3）創(chuàng)建第二工位坐標(biāo)系。在幾何視圖里，創(chuàng)建加工坐標(biāo)系MCS-2，設(shè)置安全高度。加工坐標(biāo)系為建模絕對(duì)坐標(biāo)系，安全高度設(shè)置為頂面高“30”，其余參數(shù)設(shè)置如圖4 所示。

圖4 設(shè)置加工坐標(biāo)系

4）定義毛坯幾何體。毛坯幾何體WORKPIECE-2 的定義方法與第一工位相同。

5）創(chuàng)建刀具。在機(jī)床視圖里,點(diǎn)擊【工具條】|【刀片】創(chuàng)建如圖5 所示的刀具。

圖5 創(chuàng)建刀具

6）創(chuàng)建程序組。在程序順序視圖里，點(diǎn)擊創(chuàng)建程序按鈕創(chuàng)建程序組，通過(guò)復(fù)制現(xiàn)有的程序組然后修改名稱的方法來(lái)創(chuàng)建，結(jié)果如圖6 所示。

3.2 數(shù)控程序編制

3.2.1 知了筆筒第一工位程序編制

知了筆筒第一工位的具體加工步驟如下[3-4]：

1）利用D16R0.8 刀具，采用“型腔銑”，進(jìn)行筆筒內(nèi)壁粗加工，內(nèi)壁和底面各留0.2 mm 余量，生成的刀路如圖7所示。

2）不用換刀，采用“平面銑”進(jìn)行頂面粗加工，粗加工留0.2 mm 余量，生成的刀路如圖8 所示。

圖6 創(chuàng)建程序組

3）不用換刀，采用“平面銑”進(jìn)行頂面精加工，生成的刀路如圖9 所示。

4）不用換刀，采用“平面銑”進(jìn)行筆筒內(nèi)壁精加工，完成內(nèi)壁加工，生成的刀路如圖10 所示。

5）更換D10刀具，采用“型腔銑”進(jìn)行外形對(duì)半粗加工，側(cè)面和底面各留0.2 mm 余量，生成的刀路如圖11所示。

6）更換D8R4刀具，采用“可變輪廓銑”進(jìn)行筆筒外形半精加工，側(cè)面和底面各留0.1 mm 余量，生成的刀路如圖12 所示。

7）更換D3R1.5 刀具，采用“可變輪廓銑”進(jìn)行筆筒外形精加工，生成的刀路如圖13 所示。

圖7 內(nèi)壁粗加工刀路

圖8 頂面粗加工刀路

圖9 頂面精加工刀路

圖10 筆筒內(nèi)壁加工刀路

圖11 對(duì)半開粗外形刀路

圖12 知了外形半精加工刀路

圖13 知了外形精加工刀路

3.2.2 知了筆筒第二工位程序編制

由于知了筆筒內(nèi)壁為圓柱形狀，外形相對(duì)均勻，第一工位加工完成后，第二工位用四爪卡盤的外爪裝夾，第二工位的具體加工步驟如下：1）利用D10 刀具，采用“平面銑”進(jìn)行底面粗加工，留0.2 mm 余量進(jìn)行后續(xù)精加工，生成的刀路如圖14 所 示；2）不用更換刀具，采用“平面銑”進(jìn)行底面精加工，完成第二工位的加工，生成的刀路如圖15所示。

3.3 后處理

知了筆筒加工選用的五軸數(shù)控聯(lián)動(dòng)加工中心為XYZBC 雙轉(zhuǎn)臺(tái)型機(jī)床（數(shù)控系統(tǒng)為錸鈉克），加工坐標(biāo)系零點(diǎn)位于A 軸和C 軸旋轉(zhuǎn)軸交線處，在進(jìn)行后處理時(shí)選取后處理器“工業(yè)機(jī)錸鈉克系統(tǒng)BC”，分別對(duì)第一和第二工位進(jìn)行后處理即可[5]。

4 仿真檢查

為了保證加工的安全，編程后，利用VERICUTV8.1.1軟件對(duì)知了筆筒第一、第二工位各程序進(jìn)行仿真檢查。具體方法是：檢查毛坯參數(shù)-添加數(shù)控程序-檢查對(duì)刀參數(shù)→添加刀具→激活工位→播放仿真→存儲(chǔ)加工結(jié)果[6]。經(jīng)過(guò)仿真軟件仿真后，知了筆筒第一和第二工位各個(gè)程序編制合理，各進(jìn)給參數(shù)設(shè)置切實(shí)可行，可以進(jìn)行實(shí)際加工。

圖14 粗銑底面刀路圖

圖15 精加工底面刀路圖

5 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)知了筆筒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了數(shù)控編程、后處理及仿真檢查，實(shí)踐結(jié)果表明，加工刀具和切削參數(shù)選擇合理，符合加工質(zhì)量要求。