基于UG獎杯零件的數控車銑復合加工

陳玉文

常州機電職業(yè)技術學院（江蘇常州 213164)

1 引言

獎杯零件的三維模型如圖1所示。該零件的尺寸為?74.56×175mm，毛坯為合金鋁棒料，棒料尺寸為?80×180mm。獎杯零件由圓球、圓柱、圓錐、諸多曲面構成，球和圓柱體部分車削精加工到圖樣尺寸，中間曲面部分（含圓錐部分）車削時留足夠余量，再用動力頭通過4軸聯動銑削加工完成。具體分為球右端面車削粗加工、獎杯外輪廓車削粗加工、球面車削精加工、左端圓柱體車削精加工、中間曲面部分銑削半精加工、中間曲面部分銑削精加工。

圖1 獎杯零件的三維模型

2 球、輪廓、圓柱體數控車削加工

2.1 初始化加工環(huán)境

（1）創(chuàng)建加工坐標系MCS_SPINDLE，機床坐標系指定MCS坐標為（0，0，0），車床工作平面為ZM-XM。

（2）創(chuàng)建工件幾何體WORKPIECE，指定部件邊界，創(chuàng)建毛坯幾何，毛坯為已拉伸體（?80×180mm，采用拉伸命令得到）。

（3）創(chuàng)建車削工件TURNING_WORKPIECE，指定毛坯邊界，類型為棒料，安裝位置為遠離主軸箱，指定點為加工坐標系，長度為180mm，直徑為?80mm。

（4）創(chuàng)建避讓幾何體AVOIDANCE，名稱為AVOIDANCE，出發(fā)點指定點坐標（100，60，0），運動點到起點為軸向-徑向，點坐標為（5，45，0），運動到回零點為徑向-軸向，點選項為與起點相同。

（5）創(chuàng)建刀具：①外圓粗加工車刀，類型為turning，刀具子類型為OD_55_L，名稱為OD_55_L，刀尖半徑為R0.8mm，刀具號為1，使用刀具夾持器；②外圓精加工車刀，類型為turning，刀具子類型為OD_35_L，名稱為OD_35_L，刀尖半徑為R0.4mm，刀具號為2，使用刀具夾持器。

（6）創(chuàng)建程序，類型為turning，位置程序為NC_PROGRAM，名稱為PROGRAM_T。

2.2 球右端面車削粗加工

（1）創(chuàng)建工序，類型為turning，工序子類型為ROUGH_TURN_OD，程序為 PROGRAM_T，刀具為OD_55_L，幾何體為AVOIDANCE，方法為LATHE_ROUGH，工序名稱為ROUGH_TURN_OD。軸向修剪平面1指定點為（0，0，0）。

（2）切削深度為恒定，深度為1mm，變換模式為省略。切削參數余量，面為0.1mm，徑向為1.5mm。進給率和速度中主軸速度為1,000轉/min，進給率為300mm/min。球右端面車削粗加工的刀具路徑如圖2所示。

圖2 球右端面車削粗加工的刀具路徑

2.3 獎杯外輪廓車削粗加工

（1）創(chuàng)建工序，類型為turning，工序子類型為ROUGH_TURN_OD，程序為 PROGRAM_T，刀具為OD_55_L，幾 何 體 為 AVOIDANCE，方 法 為LATHE_ROUGH，工序名稱為ROUGH_TURN_OD_1。軸向修剪平面1指定點為（-176，0，0）。

（2）切削深度為恒定，深度為1mm。切削參數余量，面為0.1mm，徑向為1.5mm。進給率和速度中主軸速度為1,000轉/min，進給率為300mm/min。獎杯外輪廓車削粗加工的刀具路徑如圖3所示。

2.4 球面車削精加工

（1）創(chuàng)建工序，類型為turning，工序子類型為FINISH_TURN_OD，程序為 PROGRAM_T，刀具為OD_35_L，幾 何 體 為 AVOIDANCE，方 法 為LATHE_FINISH，工序名稱為FINISH_TURN_OD。軸向修剪平面1指定點為（-48，0，0）。

（2）進給率和速度中主軸速度為1,200轉/min，進給率為150mm/min。球面車削精加工的刀具路徑如圖4所示。

圖3 獎杯外輪廓車削粗加工的刀具路徑

圖4 球面車削精加工的刀具路徑

2.5 左端圓柱面車削精加工

（1）創(chuàng)建工序，類型為turning，工序子類型為FINISH_TURN_OD，程序為 PROGRAM_T，刀具為OD_35_L，幾何體為AVOIDANCE，方法為LATHE_FINISH，工序名稱為FINISH_TURN_OD_1。軸向修剪平面1指定點為（-153.5，0，0），軸向修剪平面2指定點為（-178，0，0），勾選省略變換區(qū)。

（2）進給率和速度中主軸速度為1,200轉/min，進給率為150mm/min。左端圓柱面車削精加工刀具路徑如圖5所示。

圖5 圓柱面車削精加工的刀具路徑

3 中間曲面部分數控4軸銑削加工

3.1 初始化加工環(huán)境

（1）創(chuàng)建幾何體，類型為mill_multi-axis，幾何體子類型為MCS，幾何體為GEOMETRY，名稱為MCS，機床坐標系指定MCS坐標為坐標系原點，旋轉坐標系，使之與機床動力頭坐標系一致。安全設置選項為包容圓柱體。

（2）設置工件幾何體WORKPIECE_1，指定部件選擇已修剪的實體（零件的中間曲面部分，采用基準平面、修剪體命令得到），指定毛坯幾何體，選擇部件的偏置，偏置為1.5mm。

（3）創(chuàng)建刀具:①球頭銑刀，類型為mill_multiaxis，刀具子類型為MILL，名稱為MILLR3，直徑為?6mm，下半徑為R3mm，刀具號為3；②球頭銑刀，類型為 mill_multi-axis，刀具子類型為MILL，名稱為MILLR1.5，直徑為?3mm，下半徑為R1.5mm，刀具號為4。

（4）創(chuàng)建程序，類型為mill_multi-axis，位置程序為NC_PROGRAM，名稱為PROGRAM_M。

3.2 中間曲面部分銑削半精加工

（1）創(chuàng)建工序，類型為mill_multi-axis，工序子類型為VARIABLE_CONTOUR，程序為PROGRAM_M，刀具為MILLR3，幾何體為WORKPIECE_1，方法為METHOD，工序名稱為VARIABLE_CONTOUR。驅動方法為曲面，指定驅動幾何體為已拉伸的曲面（?80×106.65mm片體，用拉伸命令得到）。指定切削方向，切削模式為螺旋，步距為殘余高度，最大殘余高度為0.1mm，刀軸為軸為遠離直線，指定矢量選擇圓柱底面，切削參數部件余量為0.1mm，非切削移動轉移/快速安全設置選項為包容圓柱體。

（2）進給率和速度中主軸速度為3,500轉/min，進給率為1,000mm/min。中間曲面部分銑削半精加工的刀具路徑如圖6所示。

圖6 曲面部分銑削半精加工的刀具路徑

3.3 中間曲面部分銑削精加工

VARIABLE_CONTOUR復制，粘貼，工序名稱為VARIABLE_CONTOUR_1，驅動設置最大殘余高度為0.05mm，刀具選取MILLR1.5，切削參數余量部件余量為0，主軸速度為4,000轉/min。中間曲面部分銑削精加工的刀具路徑如圖7所示。采用自定義的后處理文件即可生成了相應數控系統(tǒng)的數控代碼。

圖7 曲面部分銑削精加工的刀具路徑

4 結語

UG軟件CAM模塊數控加工功能十分強大，數控車削加工及銑削加工零件時采用自動編程可大大提高編程效率。利用自定義的后處理文件生成的NC代碼，可以直接用于該零件的數控加工。