韓先征 劉居康 金彩善

（青島職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東青島 266555）

CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)加工領(lǐng)域應(yīng)用較廣，設(shè)計(jì)加工一體化的“無間隙”集成應(yīng)用使產(chǎn)品開發(fā)周期大大縮短。隨著加工設(shè)備朝向“高精尖”的發(fā)展，加工的附設(shè)也在實(shí)際當(dāng)中得到很好的使用，其中“角度頭”就被廣泛應(yīng)用于航空、汽車、模具等機(jī)械加工的各個(gè)領(lǐng)域。角度頭主要用在銑刀與主軸軸線成角度的情況，圖1為單輸出角度頭的“角度頭”?！敖嵌阮^”主要用在以下場合：

圖1 角度頭

（1）大型工件固定困難需要設(shè)置專門夾具時(shí)，可以用一般裝夾方式進(jìn)行加工；

（2）較精密零件需加工多個(gè)面時(shí)，一次性裝夾固定，保證多個(gè)加工特征的相對位置精度；

（3）對于一般的3軸數(shù)控銑床，進(jìn)行任意角度面上特征加工時(shí)；

（4）加工保持在一個(gè)特殊角度進(jìn)行仿形銑銷，如球頭端銑加工時(shí)；

（5）孔中孔，銑頭或者其它工具無法探進(jìn)孔中加工小孔時(shí)；

（6）3軸加工中心無法加工的斜孔、斜槽等，如發(fā)動機(jī)機(jī)體上斜孔、箱殼內(nèi)側(cè)盲孔。

因角度頭擴(kuò)充了機(jī)床的使用性能，相當(dāng)于給機(jī)床增加了一根軸，甚至在某些大型工件不易翻轉(zhuǎn)和裝夾或是精度要求較高的情況下，比第4軸更實(shí)用，加工效率更高。但是對應(yīng)于使用“角度頭”加工的程序如何自動生成，如采用一般自動編程和手工修改程序的辦法會使編程人員的工作量大，難以保證程序的安全可靠。本文以CREO/NC為平臺，介紹使用“角度頭”加工程序的自動編程步驟和方法。

1.CREO/NC的編程流程

圖2為在CREO/NC模塊自動生成NC程序的流程[1]。這個(gè)過程其他CAM軟件非常的類似。

圖2 CREO/NC 編程流程圖

CREO/NC作為CREO一個(gè)集成的模塊具有自已的特點(diǎn)和優(yōu)勢：

（1）加工參數(shù)可以統(tǒng)一設(shè)置，作為模板進(jìn)行調(diào)用；（2）刀具和刀柄可以用CREO的“零件”或“裝配”創(chuàng)建，仿真的可視化更好；

（3）參照模型、夾具、毛坯均可裝配引用，保持加工和建模模塊之間的全相關(guān)；

（4）刀軌仿真可動態(tài)檢測模型、夾具、刀柄、角度頭之間的干涉。

2.創(chuàng)建使用“角度頭”NC程序

創(chuàng)建角度頭模型。角度頭模型可以是零件或者裝配，圖3為角度頭CREO零件模型。該模型包含2個(gè)坐標(biāo)系分別為SPINDLE_CONTROL_POINT和TOOL_ATTACH_POINT的坐標(biāo)系，位置和方向參照圖3。SPINDLE_CONTROL_POINT坐標(biāo)系的Z軸和機(jī)床主軸對齊，TOOL_ATTACH_POINT坐標(biāo)系的Z軸刀具軸對齊。同時(shí)，角度頭模型還應(yīng)包含2個(gè)參數(shù)，TOOL_ATTACHMENT為邏輯參數(shù)，其值為“YES/NO”，ATTACHMENT_NUMBER為整數(shù)參數(shù)，當(dāng)前值為“2”，如表1所示[2]。

圖3 角度頭模型及其坐標(biāo)系設(shè)置

表1 參數(shù)表里角度頭坐標(biāo)系參數(shù)

2.1 創(chuàng)建加工模型

如圖4所示，加工模型在2個(gè)拐角面上有2個(gè)扁孔。在3軸立式CNC銑床上，零件在工作臺上以端面定位，采用角度頭加工這2個(gè)孔。

圖4 零件模型

圖5為創(chuàng)建的“操作”模型，在“操作”設(shè)置里主要設(shè)置機(jī)床坐標(biāo)系，裝配加工模型、毛坯（非編程必須，去料仿真需要），并設(shè)計(jì)橫越平面位置。通用加工參數(shù)可以在此調(diào)用“地址”文件設(shè)置或者接受默認(rèn)值。

圖5 加工模型

2.2 生成程序

創(chuàng)建粗銑程序，首先創(chuàng)建“刀具”和“銑削體積塊”。

從“銑削”工具表選擇“粗加工”→“體積塊粗加工”→“銑削”工序，圖6所示[3]。在創(chuàng)建帶有角度頭的“銑削”工序時(shí)，在“銑削”工序的操控板上的“選項(xiàng)”下打開加載“切削刀具適配器”模型，也就是“角度頭”模型”?！安僮鳌弊鴺?biāo)系Z軸和機(jī)床（加工中心）的主軸平行，“工序”坐標(biāo)系的Z軸和刀具軸平行，圖7為包含刀軌和角度頭的加工設(shè)置模型。

圖6 銑削體積塊（粗加工）界面

圖7 加工設(shè)置

3.結(jié)論

使用角度頭的銑削加工擴(kuò)展了一般3軸數(shù)控銑床的工作范圍，對一些特殊零件提高了加工效率和精度。在CREO/NC中建立和使用“切削刀具適配器”就可完全仿真使用角度頭的銑削加工過程，自動生成銑削程序。CREO/NC中加工設(shè)置、工具實(shí)體建模、程序的檢驗(yàn)和動態(tài)仿真功能保證了生成的程序正確性和安全性。