復(fù)雜零件的三維造型設(shè)計及NC 加工

陶靜

（陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控工程學(xué)院，陜西咸陽 712000）

隨著當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)廣泛應(yīng)用制造業(yè)中。對于加工形狀簡單、計算量不大、程序段較少的零件，采用手工編程比較合適。但對于幾何形狀復(fù)雜的零件，由于編程計算量大，容易出錯，有時甚至無法編出程序，因此采用自動編程的方法編制程序[1]。編程的軟件較多，CAXA 制造工程師（簡稱CAXA-ME）有易學(xué)好用的特點，它可以對復(fù)雜零件造型，自動生成加工軌跡和G 代碼（NC 程序）。并能夠進行軌跡仿真操作和軌跡的編輯、修改。對于需要在四軸數(shù)控機床上加工的部分，將其G 代碼導(dǎo)入VERICUT中，且仿真驗證，就能夠有效地避免刀具與機床、工件、夾具等干涉、碰撞或過切問題。CAXA-ME 和VERICUT 軟件結(jié)合使用，為復(fù)雜零件的數(shù)控加工方案和生產(chǎn)提供了可行性和安全性。本文選取圖1所示的典型復(fù)雜零件，該零件需要進行輪廓粗精加工、銑球面、在圓柱面上銑凹槽、凸臺、鉆孔、攻螺紋等多個工步

圖1 復(fù)雜零件

1 基于CAXA-ME的零件的實體造型

圖2 零件造型

圖3 圓柱凹槽的走刀路線

2 自動生成加工軌跡

零件造型后，即可利用CAXA-ME 系統(tǒng)提供的多種形式的走刀路線生成的功能進行數(shù)控編程。CAXA 制造工程師中提供了十余種走刀路線生成的方法。用戶可以根據(jù)所要加工工件的形狀特點、不同的工藝要求和精度要求，靈活地選用系統(tǒng)中提供的各種加工方式和加工參數(shù)等，方便快速地生成所需要刀具的切削路徑[2]。

2.1 平面區(qū)域加工

針對粗精加工，加工方法較多，主要選擇平面區(qū)域粗、精加工。平面區(qū)域精加工跟平面區(qū)域粗加工的操作步驟一樣，只是修改合適的切削參數(shù)。以平面區(qū)域加工為例，分析其走刀路線形成過程：

（3）點擊工具欄的“加工”＞常用加工＞平面區(qū)域粗加工＞彈出“平面區(qū)域粗加工”中對話框，設(shè)置各參數(shù)，如修改里面的頂層高度為0，底層高度為-25，選用Φ8的立銑刀，單擊確定按鈕。然后左鍵拾取輪廓曲線，選擇方向，右鍵確定。圓柱凹槽走刀路線如圖3所示。

2.2 等高線精加工

對于球面，采用等高線精加工。該加工用于大部分直壁或斜度不大的側(cè)壁加工。如果限定高度直，只作一層加工，可以進行局部等高加工、清角加工。

（2）點擊工具欄的“加工”＞常用加工＞等高線精加工。左鍵選取曲面輪廓，右鍵單擊確定，走刀路線如圖4所示：

圖4 等高線加工走刀路線

圖5 等高線仿真

3 仿真

（3）在對話框里面選擇典型為柱面，高度為50，拾取平面輪廓為圓柱下表面所選的，選擇方向，然后點擊確定。

（4）選擇平面區(qū)域粗加工，點擊右鍵，彈出一個對話框，選擇仿真部分，單擊確定。

同樣可進行等高線的加工仿真，如圖5所示。

圖6 粗銑凹槽仿真

圖7 成品

4 后置處理

后置處理就是特定機床把系統(tǒng)生成的二軸或三坐標(biāo)刀具軌跡轉(zhuǎn)化成機床能夠識別的G 代碼指令，生成的G 代碼可以直接輸入數(shù)控機床用于加工[3]。

在“后置處理”模塊子菜單區(qū)中選取“生成G 代碼”，選擇正確的FANUC 數(shù)控系統(tǒng)，分別拾取零件的球面、圓底槽、曲面、孔等刀具路徑，鼠標(biāo)右鍵結(jié)束拾取，系統(tǒng)即生成數(shù)控程序。

5 VERTCUT 7.1.5仿真加工及加工中心加工

分析該零件，對于圓柱面的加工需要四軸機床，則使用VERTCUT 軟件進一步仿真驗證。選擇與實際系統(tǒng)同樣的機床，構(gòu)建旋轉(zhuǎn)軸A 軸，建立四坐標(biāo)立式加工中心。

5.1 設(shè)置工作目錄

打開“文件”＞工作目錄＞選擇文件夾。

5.2 新建項目

打開“新建項目”，選擇“毫米”。

5.3 構(gòu)建機床，調(diào)用控制系統(tǒng)

（1）控制系統(tǒng) fanuc 0i；

（2）在training中調(diào)用basic-3axes-vmill；

（3）構(gòu)建第4軸及三爪卡盤；

（4）在完成了機床建模、添加刀具、工裝、毛坯、設(shè)置程序零件后將NC 程序?qū)霕?gòu)建的四坐標(biāo)加工中心，進行模擬加工，如圖6所示為圓柱表面粗銑凹槽仿真。

5.4 成品加工

用VERTCUT 7.1.0進行仿真加工，確定了各零部件之間與工裝、刀具和刀柄沒有發(fā)生干涉與碰撞，將優(yōu)化的NC 程序通過CAXA-ME 軟件傳輸?shù)搅⑹郊庸ぶ行模瑴?zhǔn)備加工實體。在桌面打開CAXADNC2011_DNC，選擇發(fā)送文件，找到NC 程序后，點擊打開，此時加工中心通過串口進行接收。等接收完畢后，進行零件的對刀，加工，成品如圖7所示。

6 結(jié)論

利用CAXA-ME 軟件對于復(fù)雜零件進行自動編程、仿真，速度快、效率高。對于需用四軸或四軸以上加工的部分再用VERICUT仿真驗證、優(yōu)化，就能夠有效地檢測加工過程中可能存在的各種問題。利用CAXA-ME和VERICUT軟件對復(fù)雜零件進行編程和仿真，為數(shù)控加工方案和生產(chǎn)提供了可行性和安全性，大大地提高了生產(chǎn)效率[4]。

[1]關(guān)雄飛.CAXA 制造工程師應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]黃象珊.基于Vericut 四軸聯(lián)動數(shù)控加工虛擬仿真研究[J].CAD/CAD與制造業(yè)信息化，2012，1：110.

[3]趙立忠等.基于VERICUT的數(shù)控環(huán)境建立與教學(xué)應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2013，1（32）：25-26.

[4]李存鵬.基于CAXA與VERICUT的虛擬數(shù)控仿真加工的研究[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2011，2：93-95.