李 賀
(貴州航天電器股份有限公司,貴州貴陽,550009)
工廠現(xiàn)有加工技術(shù)中,金屬零件銑削加工時需要進(jìn)行多工位加工,所以需要進(jìn)行多次編制數(shù)控程序,多次偏置工件坐標(biāo)系,操作繁瑣,費時費力,加工效率低,生產(chǎn)準(zhǔn)備時間長,隨著科技產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期縮短,對產(chǎn)品零件越來越趨向于多品種小批量生產(chǎn),對于零件加工切換速度提出了更高的要求,針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本文對GibbsCAM編程軟件多工位加工技術(shù)進(jìn)行分析,結(jié)合實際加工經(jīng)驗,總結(jié)出一套提高多工位零件高效加工的方法。
某型號多工位零件結(jié)構(gòu)如圖1所示, 根據(jù)高效加工要求,需要在1次裝夾的情況下完成相同零件的7次加工,為了提高加工效率,保證加工質(zhì)量,在1次編程,1個工件坐標(biāo)系的情況下,完成7個相同零件的加工,需要對多工位零件加工技術(shù)進(jìn)行深入研究,需要探索出合適的加工方式,滿足生產(chǎn)要求。
圖1 多工位零件簡圖
在數(shù)控編程時,為了描述機(jī)床的運動,簡化程序編制的方法及保證記錄數(shù)據(jù)的互換性,數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系和運動方向均已標(biāo)準(zhǔn)化,目前國際上數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)軸和運動方向均已實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化,掌握機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系等概念,是具備人工設(shè)置機(jī)床加工坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。
(1)工件坐標(biāo)系定義
工件坐標(biāo)系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素(點、直線和圓弧)的位置而建立的坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系的原點即是工件零點。選擇工件零點時,最好把工件零點放在工件圖的尺寸能夠方便地轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)值的地方。車床工件零點一般設(shè)在主軸中心線上,工件的右端面或左端面。銑床工件零點,一般設(shè)在工件外輪廓的某個角上,進(jìn)刀深度方向的零點,大多取在工件表面。工件零點的一般選用原則如下:
A、工件零點選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上,這樣可以直接用圖紙標(biāo)注的尺寸,作為編程點的坐標(biāo)值,減少計算工作量。
B、能使工件方便地裝夾、測量和檢驗。
C、工件零點盡量選在尺寸精度較高的工件表面上。這樣可以提高工件的加工精度和同一批零件的一致性。
D、對于有對稱形狀的幾何零件,工件零點最好選在對稱中心上。
(2)機(jī)床坐標(biāo)系定義
機(jī)床原點是指機(jī)床坐標(biāo)系的原點,即X=0,Y=0,Z=0。機(jī)床原點是機(jī)床的基本點,它是其他所有坐標(biāo),如工件坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系,以及機(jī)床參考點的基準(zhǔn)點。從機(jī)床設(shè)計的角度看,該點位置可以是任意點,但對某一具體機(jī)床來說,機(jī)床原點是固定的。數(shù)控銑床的原點位置各生產(chǎn)廠家不一致,有的設(shè)在機(jī)床工作臺中心,有的設(shè)在進(jìn)給行程范圍的終點(如圖2所示)。
圖2 數(shù)控銑床坐標(biāo)系原點
(3)編程坐標(biāo)系定義
編程坐標(biāo)系是編程人員根據(jù)零件圖樣及加工工藝等建立的坐標(biāo)系。編程坐標(biāo)系一般供編程使用,確定編程坐標(biāo)系時,不必考慮工件毛坯在機(jī)床上的實際裝夾位置,為了編程方便,需要在圖紙上選擇一個適當(dāng)?shù)奈恢米鳛榫幊淘c,即程序原點或程序零點。對于簡單零件,工件零點一般就是編程原點,這時的編程坐標(biāo)系就是工件坐標(biāo)系。而對于形狀復(fù)雜的零件,需要編制幾個程序或子程序。為了編程方便和減少坐標(biāo)值的計算,編程原點就不一定設(shè)在工件零點上,而設(shè)在便于程序編制的位置。
(1)GibbsCAM軟件介紹
GibbsCAM是Cimatron公司旗下的一款面向零件加工的CAM軟件,尤其是車銑復(fù)合領(lǐng)域的CAM加工方案,它除了車銑復(fù)合之外,還支持2軸到5軸銑削、車削、聯(lián)動銑削多任務(wù)加工和線切割,其最大的特點是界面簡潔,易學(xué)易用,操作模式和我們的工藝習(xí)慣非常一致。該軟件2008年6月進(jìn)入中國市場,我單位于2009年7月購進(jìn)該軟件,主要應(yīng)用于工廠的數(shù)控三軸銑、五軸銑及雙主軸雙刀塔車銑復(fù)合加工中心編程工作。
(2)GibbsCAM單個零件程序編制
運用GibbsCAM曲面編程功能對該零件進(jìn)行曲面程序編制,采用直徑5mm的球頭銑刀,主軸轉(zhuǎn)速5000r/min,下刀進(jìn)給500mm/min,輪廓進(jìn)給1500 mm/min,XY步距0.1mm,應(yīng)用往復(fù)式順銑方式設(shè)定參數(shù)如圖3所示,生成單個零件刀具軌跡如圖4所示,仿真加工如圖5所示。
圖3 曲面編程參數(shù)設(shè)定
圖4 單個零件刀軌定 圖5 單個零件仿真加工
(1)多零件程序編制方法分析
點擊GibbsCAM軟件里的附加功能,點擊變換操作按鈕,如圖6所示,設(shè)定H方向平移量為28mm,重復(fù)次數(shù)為6次,如圖7所示,點擊執(zhí)行,生成刀具軌跡如圖8所示,進(jìn)行仿真加工如圖9所示。
圖6 變換操作界面
圖7 復(fù)制程序界面
圖8 多工位零件刀軌
圖9 多工位零件仿真加工
(2)多工位零件G92坐標(biāo)偏置方法分析
圖10 后置處理對話框
圖11 G92坐標(biāo)偏置
運用GibbsCAM后置處理坐標(biāo)系偏置功能進(jìn)行多工位零件坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,點擊后置處理對話框,輸入零件數(shù)量為7,選擇等間隔設(shè)置X值為28mm,換刀方式選擇一把刀加工所有工件,工件間移動類型選擇充滿,如圖10所示,生成坐標(biāo)偏置程序如圖11所示,這里應(yīng)注意比較G92與G54到G59指令之間的差別和不同,G92指令是通過設(shè)定刀具起點相對于工件坐標(biāo)系原點的相對位置建立工件坐標(biāo)系,G92指令將該坐標(biāo)值寄存在數(shù)控系統(tǒng)的存儲器內(nèi),執(zhí)行G92指令只是建立在工件坐標(biāo)系中刀具起點相對于程序原點的位置,刀具并不產(chǎn)生運動,即X、Y、Z軸均不運動,但機(jī)床顯示器上的坐標(biāo)值發(fā)生變化,該坐標(biāo)系在機(jī)床重開機(jī)時消失。G92指令須后續(xù)坐標(biāo)值指定當(dāng)前工件坐標(biāo)值,因此須單獨一個程序段指定,盡管該程序段中有位置指令值,但并不產(chǎn)生運動,另外在使用G92指令前,必須保證機(jī)床處于加工起始點,該點稱為對刀點。
對于編程員而言,一般只要知道工件上的程序原點即可,與機(jī)床原點、機(jī)床參考點及裝夾原點無關(guān)。但對于機(jī)床操作者來說,必須分清楚所選用的數(shù)控機(jī)床上述各原點及其之間的偏移關(guān)系,數(shù)控機(jī)床的原點偏移,實質(zhì)上是機(jī)床參考點向編程員定義在工件上的程序原點的偏移。
通過對GibbsCAM多零件程序編制和多工位零件G92坐標(biāo)偏置兩種加工方法進(jìn)行分析,現(xiàn)場進(jìn)行多次零件加工試驗,通過編程速度和數(shù)控程序量大小進(jìn)行對比,最終我們選擇多工位零件G92坐標(biāo)偏置加工方法,高效的完成了公司多品種小批量的零件生產(chǎn)制造。