NX CAM Express軟件在車銑復(fù)合加工中的應(yīng)用

陸建軍

（江蘇省鹽城技師學(xué)院智能制造學(xué)院 江蘇省鹽城市 224002）

隨著數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，多軸機(jī)床已逐漸普及，特別是五軸機(jī)床、車銑復(fù)合機(jī)床，在機(jī)械加工行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。其中車銑復(fù)合機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合加工，能夠在數(shù)控車床上實(shí)現(xiàn)平面銑削、鉆孔、攻絲、銑槽等銑削加工工序，具有車削、銑削以及鏜削等復(fù)合功能，達(dá)到一次裝夾（或盡量少次數(shù)的裝夾）完成全部加工工序的效果，采用車銑復(fù)合加工是提高復(fù)雜異型產(chǎn)品加工效率和加工精度的有效解決方案。

車銑復(fù)合加工的優(yōu)勢(shì)是加工工序集中，但也對(duì)程序編制提出了更高的要求，采用傳統(tǒng)的手工編程難以實(shí)現(xiàn)，而且效率很低。為順應(yīng)機(jī)床發(fā)展形勢(shì)，CAD/CAM 軟件的功能也在不斷提升，成為提高數(shù)控編程效率,解決特殊和復(fù)雜工件數(shù)控編程的重要工具。NX CAM Express 就是這樣的CAM 軟件系統(tǒng)。

1 NX CAM Express軟件包簡介

UGS NX CAM EXPRESS 是Siemens PLM（原UGS PLM）軟件公司針對(duì)行業(yè)推出的模塊化加工軟件包，是一套功能強(qiáng)大、經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的CAM 軟件，提供出色的編程廣度與深度，每個(gè)NX CAM Express 軟件包(包括NX CAM Express 銑車床和NX CAM Express 3 軸銑削等) 都配有刀具路徑驗(yàn)證功能、后處理器生成和編輯應(yīng)用程序、CAD 轉(zhuǎn)換器和加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫，使用該CAM 軟件可以解決車銑復(fù)合機(jī)床的編程需求，可以發(fā)揮機(jī)床的最大性能。

2 NX CAM Express編程流程

（1）工藝分析。零件的加工工藝至關(guān)重要，直接影響到是否能順利加工其加工任務(wù),特別是此零件屬車銑復(fù)合類加工零件，其工藝的編排要更加的合理。編制加工工藝之前要看清圖紙的加工要求，其工藝性要滿足零件的形位公差的要求。

（2）設(shè)置。主要定義程序中常用的條件和參數(shù)。包括：分析部件，選擇設(shè)置，定義幾何體，定義避讓移動(dòng)及包容平面，創(chuàng)建刀具。

（3）編程。該流程主要定義工件的加工工序。

（4）輸出。主要包括后處理和輸出車間文檔。

3 NX CAM Express編程實(shí)例

某零件實(shí)體圖如圖1所示，以該零件的車銑復(fù)合加工程序編制為例，介紹應(yīng)用NX CAM Express 軟件編制車銑復(fù)合加工程序的流程和方法。

圖1：車銑復(fù)合零件實(shí)體圖

3.1 根據(jù)工件圖紙，進(jìn)行工藝分析，制定工件的加工工藝規(guī)程

加工工藝規(guī)程是描述加工過程的，一般包括被加工的區(qū)域、加工的類型（車、銑、磨削等）、工序內(nèi)容描述、零件裝夾、刀具及完成加工所必需的其他信息。針對(duì)該零件的加工工藝規(guī)程具體見表1。

表1：車銑復(fù)合零件工藝過程單

3.2 根據(jù)加工工藝規(guī)程，統(tǒng)一設(shè)置操作時(shí)條件和參數(shù)

在“設(shè)置”中定義這些信息，這樣在創(chuàng)建程序時(shí)節(jié)省時(shí)間和精力。

（1）導(dǎo)入零件模型，利用軟件分析功能測(cè)量零件相關(guān)尺寸（總體長度、直徑等）以便于選擇適當(dāng)?shù)牡毒摺⒋_定安全距離和毛坯尺寸。

（2）選擇設(shè)置。定義開始創(chuàng)建工序所需要的基本幾何體和加工刀具框架。

選擇文件選項(xiàng)卡→新建，單擊加工選項(xiàng)卡，從單位列表中選擇毫米，選擇車銑（基本功能），單擊確定進(jìn)入車銑復(fù)合加工環(huán)境。

車銑復(fù)合加工環(huán)境已經(jīng)預(yù)設(shè)置好幾何體組的層次結(jié)構(gòu)，可以指定在整個(gè)程序中通用的幾何體與參數(shù)。還包含車削、銑削及鉆孔工序的機(jī)床坐標(biāo)系 (MCS)。在機(jī)床視圖中已定義了一個(gè)轉(zhuǎn)塔、若干工位和常用車刀。

（3）定義幾何體。定義部件與毛坯幾何體以及與機(jī)床的裝配關(guān)系。

第一步：通過裝配功能，創(chuàng)建子軸裝配，并將子軸MCS 移到子軸部件。

第二步：創(chuàng)建毛坯幾何體。利用功能區(qū)中“幾何體”組中圓柱創(chuàng)建指令，創(chuàng)建直徑45，高度55，軸向與XC 平行，X 坐標(biāo)為-20的圓柱，作為毛坯。

第三步：在主軸上定義部件幾何體和毛坯幾何體，在子軸上定義部件幾何體和毛坯。

在工序?qū)Ш狡髦校p擊 WORKPIECE_MAIN，指定部件幾何體，雙擊MASTER_BLANK，指定毛坯幾何體，雙擊WORKPIECE_SUB，指定子軸部件幾何體，雙擊TURNING_WORKPIECE_SUB，指定毛坯邊界，指定IPW 從主軸傳遞到子軸。

（4）定義避讓移動(dòng)及包容平面。在每根軸上定義避讓移動(dòng)及包容平面允許刀安全進(jìn)出部件，且定義刀應(yīng)避讓的區(qū)域，以保護(hù)卡盤或其他物理對(duì)象。具體來講，就是分別雙擊AVOIDANCE_MAIN，AVOIDANCE_SUB，指定主軸部件和子軸部件的出發(fā)點(diǎn)。利用創(chuàng)建幾何體中的CONTAINMENT，在空間范圍對(duì)話框的軸向修剪平面1 區(qū)域，分別創(chuàng)建主軸部件和子軸部件的包容平面。

（5）創(chuàng)建刀具。根據(jù)加工需要定義切削刀具并將其指派到合適的工位。

3.3 編制加工程序

包含對(duì)外徑進(jìn)行粗加工和精加工的車削工序以及對(duì)鍵槽進(jìn)行精加工的銑削工序。還包含鉆孔工序，這些工序使用基于特征加工、并根據(jù)孔的形狀、大小及其他屬性來標(biāo)識(shí)孔并對(duì)其進(jìn)行加工。最后，該部件根據(jù)余量切削，并在子軸上進(jìn)行面加工。

（1）對(duì)部件的前端面進(jìn)行面加工。

（2）外徑粗加工。

（3）外徑精加工。

（4）銑削端槽。

（5）銑削柱面上的槽。

（6）鉆孔。NX CAM Express 軟件可以自動(dòng)識(shí)別孔特征，然后使用基于特征加工來進(jìn)行加工。基于特征加工根據(jù)特征形狀、大小及尺寸公差、表面粗糙度等產(chǎn)品和加工信息 (PMI) 作出智能決策。這些決策包括刀具選擇、工序及程序定義。具體步驟如下：

第一步：指定刀軸。該零件的孔處于不同的方位，編輯幾何視圖中的MCS_HOLEMAKING，指定刀軸為所有軸；

第二步：識(shí)別特征。在加工特征導(dǎo)航器中，通過查找特征，進(jìn)行參數(shù)化識(shí)別孔特征；

第三步：創(chuàng)建鉆孔工序。選擇相應(yīng)的孔特征，創(chuàng)建特征工藝；

第四步：分別生成面鉆孔加工刀軌和周邊鉆孔加工刀軌。

（7）根據(jù)余量切斷部件。選擇切斷刀具，創(chuàng)建切斷工序（部件分離）。

（8）對(duì)部件的背面進(jìn)行面加工。

（9）除料仿真。可以在每一工序刀軌生成后進(jìn)行，也可在工序全部完成后重播刀軌時(shí)進(jìn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)編程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)調(diào)整設(shè)置優(yōu)化刀軌。

3.4 輸出

該流程包括刀軌數(shù)據(jù)的后處理和形成車間文檔。

（1）在工序?qū)Ш狡髦校x擇程序1234，選擇適當(dāng)?shù)能囥姀?fù)合機(jī)床后置處理器進(jìn)行后處理，生成機(jī)床可用的加工程序。

（2）車間文檔可以為機(jī)床操作員、刀具倉庫工作人員和需要了解關(guān)于設(shè)置的特定信息的其他人創(chuàng)建與加工設(shè)置關(guān)聯(lián)的文檔。在工序?qū)Ш狡髦校x擇程序1234，選擇車間文檔即可生成。

通過車銑復(fù)合零件加工程序編制的實(shí)例，可以發(fā)現(xiàn)在運(yùn)用NX CAM Express 軟件編制程序的過程中，從部件分析到環(huán)境設(shè)置、工序設(shè)計(jì)、刀軌生成、除料仿真、后置處理、車間文檔等一系列的操作都使車銑復(fù)合加工程序編制工作顯得更加容易、快速和安全。

4 結(jié)束語

NX CAM Express 是一套功能深入、高速靈活的NC 編程系統(tǒng)。合理地利用CAM 軟件，能夠縮短程序編制和機(jī)床加工時(shí)間，提高機(jī)床利用率。本文以編制一個(gè)簡單車銑復(fù)合零件的加工程序?yàn)槔敿?xì)介紹運(yùn)用NX CAM Express 軟件實(shí)現(xiàn)車銑復(fù)合加工的思路和方法，為進(jìn)一步運(yùn)用復(fù)雜車銑復(fù)合加工技術(shù)提供參考和幫助。