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1、 五軸加工工藝與優(yōu)化 1前言 五坐標機床功能強大、加工效率高、質量好,在復雜曲面數(shù)控加工領域,具有獨到之處.CAD/CAM建模、仿真加工以后，分析工藝、碰撞、過切、欠切等問題.圖1為基于UG和VERICUT的五軸加工設計、仿真與優(yōu)化的流程圖. 2零件三維 CAD模型參考設計圖紙，分析零件及曲面詳細尺寸，計算節(jié)點數(shù)據(jù)，繪制曲線、曲面，構造零件CAD模型如圖2. 3零件UGCAM設計 3.1確定復雜曲面零件加工工藝方案根據(jù)零件的CAD模型，分析曲面形狀，尺寸特點，采用粗加工、半精加工和精加工加工方案，結合UGNX10.0提供的CAM工序類型確定

2、該零件的工藝方案如表1所示.3.2規(guī)劃刀具路徑UGNX10.0的CAM主要包括創(chuàng)建刀具、設置機床坐標系、工序設計（如圖3）等，其中工序設計是一項較為嚴謹?shù)墓ぷ?利用“可變流線銑（VARIABLE_STREAMLINE）”方法精加工槽側面時，需要設置的參數(shù)較多，如“刀軸”參數(shù)的“軸”設置為“相對于驅動體”，“前傾角”設置為“0”，“側傾角”設置為“-67”.圖4機床組件樹工序內容UGCAM加工類型刀具粗加工外形型腔銑(CAVITY_MILL)平底立銑刀D12半精加工剩余剩余銑(REST_MILLING)平底立銑刀D6精加工槽一側可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)球頭立銑刀R2精

3、加工槽底固定輪廓銑(FIXED_CONTOUR)球頭立銑刀R2精加工槽另一側可變流線銑(VARIABLE_STREAMLINE)球頭立銑刀R2表1加工工藝方案3.3后置處理刀位文件不能直接被數(shù)控機床識別，須經(jīng)過后處理轉化為指定數(shù)控系統(tǒng)的程序，才能在相應機床上運行，完成加工任務.現(xiàn)生產單位擁有DMU60t機床若干臺，配備HeidenhainiTNC530控制系統(tǒng)，結合生產現(xiàn)狀，UGNX10.0后處理文件須滿足該五軸機床一擺頭（B軸）、一擺臺（C軸）結構和海德漢控制系統(tǒng)的要求.將與機床結構及系統(tǒng)相適應的后處理文件B_HEAD_C_TABLE_ITNC530_POST.tcl和B_HEAD_C_TA

4、BLE_ITNC530_POST.def拷貝至UGNX10.0后處理文件目錄“\NX8.5\MACH\resource\postprocessor”中，使用記事本打開該目錄中的template_post.dat文件，在文件的最后添加一行內容：“B_HEAD_C_TABLE_ITNC530,${UGI-I_CAM_POST_DIR}B_HEAD_C_TABLE_IT-NC530_POST.tcl,${UGII_CAM_POST_DIR}B_HEAD_C_TABLE_ITNC530_POST.def”，然后保存該文件，完成對后置處理的修改.這樣，在UGNX10.0軟件中就加了一個名字為“B_HEA

5、D_C_TABLE_ITNC530”后處理器. 4VERICUT仿真 4.1選擇數(shù)控系統(tǒng)VERICUT仿真時使用的數(shù)控系統(tǒng)要與生產單位機床系統(tǒng)相一致，軟件VERICUT7.2.3默認數(shù)控系統(tǒng)為fan30im，須修改為軟件庫中hei530數(shù)控系統(tǒng).4.2建立機床模型按照運動模塊構建機床的外形模型時，不需要考慮機床主軸等部件的內部傳動機構，同時將不產生運動的部件和底座簡化為機床本體進行整體建模[4].DMU60t機床有兩大傳功鏈，他們分別是主運動傳動鏈和進給傳動鏈.主軸帶著刀具繞著B軸旋轉，并且與Y向運動組件相連，Y向運動組件又和X向組件相連，形成主運動傳動鏈.毛坯裝夾在C向轉

6、動組件上，該組件和Z向運動組件相連，共同構成毛坯進給傳動鏈.在組件樹ComponentTree依次定義機床部件，添加順序為Base→X→Y→B→Spindle，Tool→Base→Z→C，從而得到機床組件樹如圖4所示.創(chuàng)建過程中，根據(jù)機床實際參數(shù)設置X、Y、Z、B和C軸的快速移動速度、最大進給速度等參數(shù).4.3添加機床幾何模型分別選擇對應組件中的模型節(jié)點，在“添加模型”選項中選擇“模型文件”，依次添加機床模型文件.在”JAWS（即夾具）”節(jié)點之下添加“Stock（即毛坯）”“Design（即設計）”節(jié)點及它們的幾何模型，如圖4所示.4.4機床參數(shù)設定恰當?shù)臋C床參數(shù)對VERICUT仿真至關重要.

7、選擇“配置”“機床設定”菜單命令，依次設置機床的碰撞檢測、機床零點、行程極限、軸優(yōu)先等參數(shù)[1-3].除了以上參數(shù)外，還要對B、C軸旋轉運動進行設置，選“配置”“控制設定”菜單命令，設置B、C軸旋轉臺型為“EIA（360絕對）”.4.5其他準備工作坐標系統(tǒng)和程序零點的設置.對于坐標系統(tǒng)，設置“附坐標系”到”Stock（工件）”；對于程序零點，子系統(tǒng)1程序零點，“偏置名”設置為“程序零點”，同時選擇從“B”“組件”到“Csys1”“坐標原點”定位.創(chuàng)建加工刀具.根據(jù)表1的工藝方案，創(chuàng)建4把刀具，其中3把直徑分別為16、12和6毫米的平底立銑刀，1把直徑為4毫米的球頭立銑刀.UG后處理生成程序及V

8、ERICUT添加程序.在UGNX10.0中分別對六個工步（見圖3）進行后處理，選擇前文設定的后置處理器B_HEAD_C_TABLE_ITNC530，輸出NC程序.在VERICUT7.2.3中，選擇“數(shù)控程序”節(jié)點“添加數(shù)控程序文件”載入NC程序.4.6仿真加工準備工作完成后即可啟動VERICUT仿真加工，該零件仿真加工效果如圖5所示，由圖可見，在槽的上邊緣存在較為嚴重的過切現(xiàn)象，而此處在UG仿真加工時是不存在過切的，原因是VERI-CUT仿真引入機床、刀具及工裝系統(tǒng)，更加貼近現(xiàn)實.設置過切、欠切公差均為0.01mm，并用顏色加以區(qū)分，顏色較深的位置表示過切或欠切，利用軟件將仿真加工結果與原設計

9、模型進行分析比較，得到圖6（a）,由圖可見，工件不僅存在過切現(xiàn)象，在曲面曲率較大位置還存在較為明顯的欠切問題，故零件不合格.合格零件必須滿足設計要求，過切和欠切均會影響零件的外觀或使用功能.由圖1可知，若零件仿真加工不合格，須對零件CAD造型或CAM設計等不妥當?shù)牟糠诌M行優(yōu)化設計.仔細分析VERI-CUT仿真過程后發(fā)現(xiàn)，過切出現(xiàn)在“剩余銑（REST_MILLING）”工步，在UGCAM設計中選用“型腔銑（CAVITY_MILL）”代替“剩余銑”，同時須設計“型腔銑”“切削參數(shù)”，將“參考刀具”選擇為“D12”平底立銑刀，即可利用型腔銑方法實現(xiàn)剩余料的半精加工.零件欠切也是不允許的，分析欠切的位

10、置可知，大部分的欠切與槽側精加工“可變流線銑”工步有關，修改該工步的“刀軸”參數(shù)，將“側傾角”由“-67”修改為“-60”.重新后處理生成程序，在VERI-CUT中添加相應程序進行仿真加工，由仿真效果圖可見，過切情況已不存在.設置過切、欠切公差為0.01mm讓仿真結果與設計模型進行自動比較，分析結果如圖6（b）所示.對比圖6的a和b，進行CAM優(yōu)化設計后，基本消除了過切和欠切現(xiàn)象，仿真結果能夠滿足要求. 5結語 借助UG和VERICUT實現(xiàn)復雜曲面的CAD建模、CAM設計、加工仿真和工藝優(yōu)化.在虛擬環(huán)境中，實現(xiàn)機床的加工過程，校驗了加工程序的準確性，避免了碰撞、干涉等現(xiàn)象，

11、減少了過切、欠切等問題，采用虛擬制造技術，優(yōu)化了生產工藝，降低了生產成本，對五軸機床加工有著十分重要的現(xiàn)實意義. 參考文獻： 〔1〕陳文濤,夏芳臣,涂海寧.基于UG&VERICUT整體式葉輪五軸數(shù)控加工與仿真[J].組合機床與自動化加工技術,2012（2）. 〔2〕李芳,劉凱,王昊,等.基于VERICUT的雙轉臺五軸數(shù)控微型銑床建模和仿真[J].組合機床與自動化加工技術,2013（2）. 〔3〕燕杰春.基于UG和Vericut軟件平臺的多軸數(shù)控加工編程與仿真加工研究[J].制造業(yè)自動化,2012,34(2). 〔4〕占剛,趙麒.基于UG與VER

12、ICUT虛擬數(shù)控加工仿真技術研究[J].熱處理技術與裝備,2012,33(6). 4 1、最靈夢想是一個天真的詞，實現(xiàn)夢想是個殘酷的詞。。。21.2.152.15.202110:2210:22:262月-2110:22 2、只有收獲，才能檢驗耕耘的好處；只有貢獻，方可衡量人生的價值。。二〇二一二〇二一年二月十五日2021年2月15日星期一 3、不要放棄，你要配的上自己的野心，也不要辜負了所受的苦難。。10:222.15.202110:222.15.202110:2210:22:262.15.202110:222.15.2021 4、找一個理由，否認憂傷，

13、笑容就會燦爛到無所不在。。2.15.20212.15.202110:2210:2210:22:2610:22:26 5、成功與不成功之間有時距離很短——只要后者再向前幾步。。二月 21星期一, 二月 15, 20212/15/2021 6、只要努力抬起你的雙腳，勝利將屬于你。。10時22分10時22分15-2月-212.15.2021 7、青春如此華美，卻在煙火在散場。。21.2.1521.2.1521.2.15。2021年2月15日星期一二〇二一二〇二一年二月十五日 8、真正沒有資格談明天的人，是那個不懂得珍惜今日的人。。10:2210:22:262.15.2021星期一, 二月 1

14、5, 2021 1、你始終不屬于我，屬于我的只是我自己。。21.2.152.15.202110:2210:22:262月-2110:22 2、一份信心，一份努力，一份成功；十分信心，十分努力，十分成功。。二〇二一二〇二一年二月十五日2021年2月15日星期一 3、你是唯一的，你是十分獨特的，你就是你生命中的第一名。。10:222.15.202110:222.15.202110:2210:22:262.15.202110:222.15.2021 4、要跟成功者有同樣的結果，就必須采取同樣的行動。。2.15.20212.15.202110:2210:2210:22:2610:22:26

15、5、我們的生命，就是以不斷出發(fā)的姿勢得到重生。。二月 21星期一, 二月 15, 20212/15/2021 6、只要站起來的次數(shù)比倒下去的次數(shù)多，那就是成功。10時22分10時22分15-2月-212.15.2021 7、自知之明是最難得的知識。21.2.1521.2.1521.2.15。2021年2月15日星期一二〇二一二〇二一年二月十五日 8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。10:2210:22:262.15.2021星期一, 二月 15, 2021 1、最靈繁的人也看不見自己的背脊。21.2.152.15.202110:2210:22:262月-2110:22 2、最困難的事情就

16、是認識自己。二〇二一二〇二一年二月十五日2021年2月15日星期一 3、有勇氣承擔命運這才是英雄好漢。10:222.15.202110:222.15.202110:2210:22:262.15.202110:222.15.2021 4、與肝膽人共事，無字句處讀書。2.15.20212.15.202110:2210:2210:22:2610:22:26 5、閱讀使人充實，會談使人敏捷，寫作使人精確。二月 21星期一, 二月 15, 20212/15/2021 6、最大的驕傲于最大的自卑都表示心靈的最軟弱無力。10時22分10時22分15-2月-212.15.2021 7、自知之明是最難得的知識。21.2.1521.2.1521.2.15。2021年2月15日星期一二〇二一二〇二一年二月十五日 8、勇氣通往天堂，怯懦通往地獄。10:2210:22:262.15.2021星期一, 二月 15, 2021