數(shù)控加工中心四軸零件加工方向探討

楊偉偉（南京科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210048）

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數(shù)控加工中心四軸零件加工方向探討

楊偉偉
（南京科技職業(yè)學(xué)院，江蘇 南京 210048）

摘 要：掌握數(shù)控加工中心的零件加工特點，維護好、管理好數(shù)控加工中心，巧妙運用UG軟件建模、加工，協(xié)調(diào)好每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的平衡，數(shù)控加工中心才能發(fā)揮其優(yōu)勢，給社會創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工中心；零件加工；實例分析；CAD；CAM

1　數(shù)控加工中心簡介

數(shù)控加工中心是一種功能較全的數(shù)控加工機床。它把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等功能集中在一臺設(shè)備上，使其具有多種工藝手段。加工中心設(shè)置有刀庫，刀庫中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具，在加工過程中由程序自動選用和更換。這是它與數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床的主要區(qū)別。加工中心是一種綜合加工能力較強的設(shè)備，工件一次裝夾后能完成較多的加工步驟，加工精度較高，就中等加工難度的批量工件，其效率是普通設(shè)備的5～10倍，特別是它能完成許多普通設(shè)備不能完成的加工。加工中心對形狀較復(fù)雜，精度要求高的單件加工或中小批量多品種生產(chǎn)更為適用。特別是對于必需采用工裝和專機設(shè)備來保證產(chǎn)品質(zhì)量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工裝和專機。這會為新產(chǎn)品的研制和改型換代節(jié)省大量的時間和費用，從而使企業(yè)具有較強的競爭能力。

目前加工中心的系統(tǒng)有很多，知名的有：歐美的西門子、海德漢、法格；日本的發(fā)那科、三菱；國產(chǎn)的華中等等，還有很多系統(tǒng)只為自己的機床配備如美國哈斯，日本馬扎克、兄弟等等。本文筆者運用的數(shù)控設(shè)備是FANUC 0i-MB四軸立式加工中心。

2　數(shù)控加工中心四軸零件C AD CAM實例分析

2.1CAD建模

2.1.1打開UG7.5軟件，進入UG的初始界面，點擊新建按鈕，創(chuàng)建文件名“MOXING”保存于電腦D盤SG文件夾中。

2.1.2點擊開始按鈕中的建模，進入UG7.5的建模模塊，點擊工具欄中的基準(zhǔn)平面按鈕，創(chuàng)建建模所需的基準(zhǔn)面，如圖1所示。

圖1　

2.1.3在插入中點擊草圖按鈕，在草圖界面中運用曲線命令，以設(shè)計尺寸，在X-Y平面內(nèi)繪制曲線，如圖2所示。

圖2　

2.1.4點擊完成草圖按鈕，退出草圖界面，選擇YZ平面為基準(zhǔn)面，進入草圖界面，運用點與曲線命令，繪制曲線，如圖3所示。

圖3　

2.1.5點擊完成草圖按鈕，退出草圖界面，選擇XZ平面為基準(zhǔn)面，進入草圖界面，運用點與曲線命令，繪制曲線，如圖4所示。

圖4　

2.1.6點擊完成草圖按鈕，退出草圖界面，點擊曲線命令中的藝術(shù)樣條命令，運用藝術(shù)樣條繪制三維曲線，點擊曲面功能中的N邊曲面命令，按信息欄提示信息操作，選擇底面邊框線條，創(chuàng)建底平面，如圖5所示。

圖5　

2.1.7通過網(wǎng)格曲面命令建立元寶四壁面，點擊網(wǎng)格命令，進入網(wǎng)格建模界面，選擇主曲線2條，如圖所示，選擇交叉曲線4條，點擊應(yīng)用按鈕生成曲面，如圖6所示。

圖6　

2.1.8點擊回轉(zhuǎn)命令按鈕，選擇截面曲線一條，選擇回轉(zhuǎn)軸線，設(shè)定回轉(zhuǎn)面角度參數(shù)，點擊應(yīng)用按鈕生產(chǎn)回轉(zhuǎn)曲面，運用修剪體命令修剪多余體，點擊修剪體命令，選擇目標(biāo)體與工具體，選擇修剪保留部分，運用縫合命令縫合所有面，如圖7所示。

圖7　

圖8　

圖9　

2.1.9 元寶主體建模完成，四周的花紋建模方法如同上述曲面建模，構(gòu)建花紋邊框線，搭建三維曲線，運用曲面生成命令構(gòu)建所有曲面，如圖8所示。

2.1.10運用縫合命令縫合視圖中所有曲面，生成實體模型，建模完成，如圖9所示。

2.2工藝分析

2.2.1如圖9所示該零件整體為曲面拼接而成，加工基準(zhǔn)清晰，尺寸公差要求正負(fù)0.1mm，形狀和位置公差要求一般，表面粗糙度要求為Ra1.6μm。毛坯材料為6061鋁合金，毛坯尺寸：80×80×45mm。

2.2.2定位裝夾方式：以加工出的φ20圓臺為定心基準(zhǔn)，以加工的40×20的方臺一邊為角向基準(zhǔn)。如圖10所示。

圖10　

2.2.3加工設(shè)備

選擇四軸立式加工中心來加工。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，選擇四軸的立式加工中心。該加工中心工作臺面大小為1300mm×560mm，刀庫容量為24把，工作臺右側(cè)裝有以X軸為旋轉(zhuǎn)中心的回轉(zhuǎn)軸，該加工中心一次裝夾可完成不同工位的鉆、擴、鉸、銑、攻螺紋等工步。分度頭可實現(xiàn)四軸聯(lián)動曲面加工。

2.2.4工藝路線

先在立式加工中心上以機用虎鉗為定位工具，銑成如圖11所示形狀；后以三抓卡盤為夾具，銑產(chǎn)品主視面形狀如圖12所示；后以四軸卡盤為定位基準(zhǔn)，40×20方臺的40長邊為角向基準(zhǔn)由粗到精加工產(chǎn)品四周曲面，后由車床對產(chǎn)品底部進行切斷加工，最后對加工完的產(chǎn)品進行表面打磨拋光處理。

圖11　

圖12　

2.3CAM加工

2.3.1打開UG7.5軟件，加載已建的模型，點擊開始中的加工，進入UG的多軸加工編程模式，以模型底面中心為坐標(biāo)原點，安全平面為10mm，創(chuàng)建加工幾何體及加工毛坯，如圖13所示。

圖13　

2.3.2創(chuàng)建此工序所需的刀具，對應(yīng)機床刀庫中的刀具號，T01號刀具直徑12mm的球刀和T02號刀具直徑6mm的球刀刀具庫中已經(jīng)存在，此工序需創(chuàng)建T05號刀具直徑1的球刀，點擊創(chuàng)建刀具，如圖14所示。

圖14　

2.3.3點擊創(chuàng)建操作按鈕，選擇多軸銑模式，選定加工面及驅(qū)動曲面，設(shè)定合理的刀軸參數(shù)，設(shè)定恰當(dāng)?shù)那邢鲄?shù)，生成四軸粗加工軌跡，如圖15所示。

圖15　

2.3.4同上操作步驟相似，改變加工刀具及加工參數(shù)，分別生成半精加工和精加工軌跡，如圖16所示。

圖16　

2.3.5選定此工序創(chuàng)建的多軸加工操作，對加工設(shè)置進行模擬仿真，點擊確認(rèn)鍵，選擇2D模擬，如圖17所示。

圖17　

2.3.6模擬確認(rèn)正確，選定此工序的操作，點擊四軸后處理按鈕，進行程序的生成，修改并保存程序，程序保存名為“四軸加工程序”，如圖18所示。

圖18　

2.4實際上機加工

2.4.1打開機床，機床回原點，按照制定工藝安裝工件，安裝對應(yīng)刀具，設(shè)定機床加工原點，導(dǎo)入已生成程序，加工出零件。

2.4.2零件后續(xù)處理

此產(chǎn)品粗糙度有一定的要求，機械加工出來的產(chǎn)品表面有刀具加工的痕跡，需要對產(chǎn)品進行后續(xù)處理。用細(xì)沙紙對產(chǎn)品表面進行拋光處理，產(chǎn)品成型。

2.4.3附成品圖片，如圖19所示。

圖19　

結(jié)語

數(shù)控技術(shù)是由機械學(xué)、控制學(xué)、電子學(xué)和計算機科學(xué)四大基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展起來的一門綜合新型學(xué)科。輔助軟件的CADCAM功能與實際生產(chǎn)相結(jié)合，使加工中心的功能充分開發(fā)出來，在不久的將來，我國的數(shù)控技術(shù)會走向世界前列水平。

參考文獻

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中圖分類號：TH16

文獻標(biāo)識碼：A