MasterCAM V9在4軸和5軸加工中的應(yīng)用

    MasterCAM V9的5軸模塊對于常規(guī)涉及的曲面加工已經(jīng)能夠基本夠用了，但是5軸加工有一個很現(xiàn)實(shí)的問題，那就是首先要解決后置處理程序的問題。因?yàn)?軸數(shù)控機(jī)床的配置多種多樣，有工作臺雙擺動，主軸雙擺動，工作臺旋轉(zhuǎn)與主軸擺動復(fù)合運(yùn)動等多種形式，所以盡管MasterCAM V9提供了5軸加工模塊，但要使生成的刀具路徑能夠后置處理成適合某5軸機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)加工的NC程序，首先應(yīng)開發(fā)出適應(yīng)所使用的5軸機(jī)床的后置處理程序。

    筆者在工作實(shí)踐中，通過參考相關(guān)資料，仔細(xì)研究并驗(yàn)證后，開發(fā)出了適應(yīng)FIDIA T20的5軸機(jī)床后置處理程序。在此基礎(chǔ)上應(yīng)用MasterCAM V9的5軸加工模塊，進(jìn)行了一些較成功應(yīng)用。

一、開發(fā)FIDIA T205軸后置處理程序

    筆者利用MasterCAM V9提供的一個通用5軸后處理程序模板，即MPGEN5X_FANUC.PST，首先在充分了解模板的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容的基礎(chǔ)上，修改該程序模板的某些設(shè)置，即可得到適應(yīng)FIDIA T20系統(tǒng)的5軸后置處理程序。

    1. FIDIA T20的配置

    主軸頭雙擺動，B為主動旋轉(zhuǎn)軸，A為從動旋轉(zhuǎn)軸，B軸在XZ平面內(nèi)擺動，A軸在YZ平面內(nèi)擺動，B軸的范圍是±360°，A軸的范圍≤＋104°

    2. 修改MPGEN5X_FANUC.PST文件

    針對FIDIA T20的配置修改MPGEN5X_FANUC.PST文件，如圖1所示。

圖1

二、5軸鉆孔的應(yīng)用

    我們在實(shí)際加工中，往往需要鉆曲面上的5軸法向孔或者石油鉆頭上的5軸切削齒孔，這些孔均要在T20上進(jìn)行。以前的做法是在MasterCAM中先作出這些5軸孔的軸線，然后一根一根分析計算出每根線的B、A角度，最后手工在NC文件中輸入B、A角度值。這種方法效率不高，而且容易出錯。借助MasterCAM V9中Drill5ax的5軸鉆孔功能，得到5軸鉆孔刀具路徑，然后用修改后的5軸后置處理程序進(jìn)行POST，即可自動獲得鉆法線孔的NC文件。這樣不僅提高了編程效率，同時又減少了出錯機(jī)率。以圖2鉆曲面法向孔為例，說明MasterCAM V9中Drill5ax5軸鉆孔功能的應(yīng)用。

圖2

    (1)先按曲面上的點(diǎn)作出曲面法向孔軸線；

    (2)生成法向孔加工刀具路徑：選擇Toolpaths－Multiaxis－Drill5ax，出現(xiàn)圖3所示對話框，點(diǎn)擊“Points/Lines”選項(xiàng)，用Endpoints方式選擇每個法向孔軸線的下端點(diǎn)，相當(dāng)于控制了刀具軸線的方向；

    (3)選完要加工的點(diǎn)后，出現(xiàn)5軸鉆孔對話框，參數(shù)設(shè)置如圖4所示；

    (4)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置處理程序后處理（Post）后得到的NC文件如圖5所示。

圖3

圖4

圖5

三、5軸加工拔模角面的應(yīng)用

    比如，實(shí)際中要在如圖6所示的模具上加工扭轉(zhuǎn)槽F，其底部帶R3倒圓，槽的兩個側(cè)壁是空間扭轉(zhuǎn)直紋面。加工方法是先在三軸上粗銑該槽，留精加工余量，然后在5軸銑床上用5軸聯(lián)動方式精加工槽各面到位�？紤]到槽寬及底部的R3倒圓，選用φ8(R3)銑刀加工。

圖6

    (1)選擇Toolpaths－Multiaxis－Swarf5ax，出現(xiàn)圖7所示對話框，點(diǎn)擊“Chains”選項(xiàng)，按圖8先選H再選G來確定刀具軸線的控制方向，然后點(diǎn)擊“Surfaces”按鈕，選擇A、B、C、D面作為控制刀尖的曲面；

    (2)填寫完成圖7對話框后，進(jìn)入Swarf5ax加工對話框圖9，選擇刀具；

    (3)點(diǎn)擊圖9中的“Multiaxis parameters”進(jìn)入圖10參數(shù)設(shè)置對話框，按圖設(shè)置，注意刀具偏置的方向，它與你之前選擇的Chains的方向有關(guān)；

    (4)得到的刀具路徑仿真（Verify）后如圖11所示；

    (5)用修改后的MPGEN5X_FANUC.PST后置處理程序Post后得到的NC文件如圖12所示。

圖7

圖8

圖9

圖10

圖11

圖12

四、4軸加工的應(yīng)用

    在實(shí)際中往往要在某旋轉(zhuǎn)體上加工溝槽形狀，利用MasterCAM V9自帶的回轉(zhuǎn)功能，通過Contour中置換X或Y軸的功能，可以簡單地將三軸問題轉(zhuǎn)換成4軸刀具路徑。

    假設(shè)有如圖13所示的某軌跡CAD二維展開圖，我們進(jìn)行如下的步驟：

    (1)生成刀具路徑：選擇Toolpaths－Contour－Chain，選擇圖13所示的圖素，串連方向如該圖所示；

圖13

    (2)之后進(jìn)入圖14所示的對話框，注意將Ratory Axis選中，進(jìn)入圖15所示的對話框，設(shè)置置換Y軸的參數(shù)，Ratory diameter設(shè)置成展開圖的理論直徑，置換軸的依據(jù)是想要刀具軸線與什么軸平行，就置換那個軸；

圖14

圖15

    (3)置換Y軸的參數(shù)設(shè)置好后，進(jìn)入圖16所示的Contour parameters對話框，注意設(shè)置刀具的加工深度，把它設(shè)置成相對Ratory diameter理論旋轉(zhuǎn)直徑的數(shù)值；

圖16

    (4)產(chǎn)生的刀具路徑軌跡如圖17所示，仿真（Verify）后如圖18所示；

圖17

圖18

    (5)用MasterCAM V9自帶的Mpfan.pst后置處理后的NC程序如圖19所示。

圖19

五、結(jié)束語

    MasterCAM V9中關(guān)于4軸、5軸加工方面的內(nèi)容還很豐富，值得去深入研究的東西還有很多，而且還應(yīng)該在實(shí)踐中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，使編制的程序更加優(yōu)化，不斷提高編程效率、加工效率和加工質(zhì)量。