基于UG的大力神杯的五軸刀路設(shè)計與加工

黃麗

（廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，廣東 廣州 510510）

五軸聯(lián)動加工中心因其一次裝夾，可加工復(fù)雜曲面，高效且高精度而廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，但各類機床由于移動軸的行程范圍、轉(zhuǎn)動軸的旋轉(zhuǎn)角度的不同，故零件加工方法也會有差異，本文選擇大力神杯作為加工零件，應(yīng)用UG軟件進(jìn)行建模及刀路設(shè)計、仿真，選用小型五軸聯(lián)動加工中心GMI W2215進(jìn)行加工，加工之前調(diào)整刀具與A軸的位置，檢查干涉情況，再進(jìn)行加工。

1 大力神杯的建模

由于大力神杯的曲面較復(fù)雜，不易直接用軟件建模，故選擇用逆向設(shè)計的方法，即反求設(shè)計，按照產(chǎn)品引進(jìn)、消化、吸收與創(chuàng)新的思路，以“實物-設(shè)計意圖-三維重構(gòu)-再設(shè)計”為工作過程。首先進(jìn)行利用三坐標(biāo)儀進(jìn)行數(shù)據(jù)點采集，盡量掃描全面，以便后續(xù)曲面構(gòu)建更精準(zhǔn)，其次進(jìn)行數(shù)據(jù)點云處理及曲面重構(gòu)，主要應(yīng)用Imageware軟件對點云的網(wǎng)格化處理，建立多面體化表面，Imageware對點云的修剪、降噪、減少誤差等方面功能較強，適合大力神杯曲面復(fù)雜、細(xì)節(jié)特征豐富等特點，且該軟件的Surfacer功能遵循點-曲線-曲面原則對點云進(jìn)行處理，可以用曲線通過蒙皮、掃掠、四個邊界線等方法生成曲面，也可以結(jié)合點陣和曲線的信息來創(chuàng)建曲面。還可以通過其它例如園角、過橋面等生成曲面，然后執(zhí)行構(gòu)造曲面片命令，在輪廓線內(nèi)構(gòu)造曲面網(wǎng)格，通過調(diào)整曲面片，使曲面片網(wǎng)格變得均勻整齊，最后執(zhí)行構(gòu)造柵格，及擬合NURBS曲線，使曲面光順、連續(xù)，并將其保存為IGES格式，導(dǎo)入UG作為加工模型。

2 五軸加工過程及參數(shù)及參數(shù)設(shè)定

毛坯選用φ50x80mm圓棒料，材料為鋁合金，在UG12.0中進(jìn)行刀路設(shè)計及仿真。

表1 GMI W2215小型五軸聯(lián)動加工中心參數(shù)

2.1 零件粗加工

粗加工主要以去除大部分毛坯余量為主，故使用定軸3+2加工方式能提高加工效率，分別對毛坯的正反兩面進(jìn)行，在UG加工中設(shè)置正面加工方法選用型腔銑（CAVITY MILL），選擇φ6mm平刀，刀軸為+Y，刀軌切削模式為跟隨周邊，吃刀量為0.3 mm，加工余量0.2 mm，主軸轉(zhuǎn)速12000r/min,進(jìn)給量為4000mm/min，反面復(fù)制此刀路，只是將刀軸改為-Y，其余不變，如圖1、圖2所示。

圖1 正面定軸加工

圖2 反面定軸加工

由于零件高度僅80mm，為避免出現(xiàn)干涉，可先裝上刀具，將機床A軸轉(zhuǎn)到90度，刀具移動到最大切削位置進(jìn)行查看，如若需要，可選擇適當(dāng)?shù)募娱L桿或長一點的刀柄。

粗加工時選用的刀具較小，吃刀量也不大，故窄槽處余量比較均勻。

2.2 零件精加工

零件的半精加工和精加工用機床的五軸聯(lián)動加工，UG加工模塊中設(shè)置加工方式選擇可變輪廓銑（VARIABLE CONTOUR）加工方式，驅(qū)動方法為曲面區(qū)域，選擇所有曲面，步距為殘余高度，投影矢量為刀軸，刀軸選擇垂直于驅(qū)動體；半精刀具為D6R3的球刀，主軸轉(zhuǎn)速為16000r/min，進(jìn)給為2000mm/min，精加工刀具為R1的球刀，精加工刀路如圖3所示。

圖3 精加工

加工實物如圖4、圖5所示。

圖4 大力神杯1

圖5 大力神杯2

3 結(jié)論

五軸加工復(fù)雜曲面的方法因機床的參數(shù)特點及所應(yīng)用軟件的不同而有所差異，本文所述方法僅其中之一，對小型五軸機床及應(yīng)用UG軟件進(jìn)行刀路設(shè)置的加工方式提供參考。