用角度頭銑削加工的自動(dòng)編程

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”。“角度頭”主要用在以下場(chǎng)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(duì)位置精度；

（3）對(duì)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(dòng)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(duì)應(yīng)于使用“角度頭”加工的程序如何自動(dòng)生成，如采用一般自動(dòng)編程和手工修改程序的辦法會(huì)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(tái)，介紹使用“角度頭”加工程序的自動(dòng)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(dòng)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(shì)：

（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(dòng)態(tài)檢測(cè)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?qǐng)D3。SPINDLE_CONTROL_POINT坐標(biāo)系的Z軸和機(jī)床主軸對(duì)齊，TOOL_ATTACH_POINT坐標(biāo)系的Z軸刀具軸對(duì)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(tái)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(duì)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(dòng)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(dòng)態(tài)仿真功能保證了生成的程序正確性和安全性。