PRO/E四軸曲線加工的應(yīng)用

龍江周　趙杰

【摘 要】進入21世紀以來，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展及其全方位的加速滲透，全球正經(jīng)歷從工業(yè)社會向信息社會的過渡，制造業(yè)信息化成為現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）技術(shù)在先進制造業(yè)中的地位越來越重要，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計、機械制造、模具設(shè)計與制造等行業(yè)中。

【關(guān)鍵詞】四軸加工；pro/e編程；圓柱槽

引言

Pro/Engineer操作軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件，以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位。Pro/Engineer作為當今世界機械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標準而得到業(yè)界的認可和推廣，集CAD/CAPP/CAM于一體的專業(yè)軟件，能夠完成計算機輔助設(shè)計、計算機輔助工藝過程設(shè)計和計算機輔助制造，軟件只要先設(shè)置好加工的各項參數(shù)，就可直接生成NC代碼。Pro/NC是Pro/E功能強大的自動化CAM加工模塊，不僅完全支持高速和多軸等高端加工方式，還具有良好的擴展性，是數(shù)控加工的專用模塊，主要適合用于銑削、車削、線切割、孔加工等機床。對于銑削加工，Pro/E可以完成四軸和五軸的數(shù)控加工，并能生成NC代碼。四軸曲線加工大多用于回轉(zhuǎn)體上加工槽，在加工過程中銑刀刀軸的方向始終與第四軸的旋轉(zhuǎn)軸垂直相交。該加工可以根據(jù)給定的曲線，在回轉(zhuǎn)體上生成四軸加工軌跡。

使用Pro/E進行編程的基本過程及內(nèi)容可以分為：獲得CAD模型數(shù)據(jù)---加工工藝分析和規(guī)劃-----CAD模型的完善------參數(shù)的設(shè)置 （其中包括：切削方式設(shè)置，加工對象設(shè)置，刀具及機械參數(shù)設(shè)置，加工程序參數(shù)設(shè)置 ）------刀軌的計算------檢查與校驗------后處理生成 NC 程序------傳給CNC機床進行加工。

下面以3D模型的加工為例說明如何利用Pro/E的加工模板功能對加工參數(shù)進行自動設(shè)置，優(yōu)化編程工作效率。

一、圓柱槽零件的圖形分析

圓柱槽零件在實際應(yīng)用中主要功能是以凸輪的形式使用，圓柱凸輪屬于空間凸輪的一種，圓柱凸輪是一個在圓柱面上開有曲線凹槽或在圓柱端面上作出曲線輪廓的構(gòu)件，它可以看做是將移動凸輪卷成圓柱體演化而成的。

二、PRO/E的編程過程

1.編程準備階段

使用PRO/E軟件的三維設(shè)計組件繪制出圓柱槽零件，新建文件在類型欄選擇制造子類型，選擇NC組件，進入制造界面，通過瀑布菜單裝配繪制的圓柱槽參照模型，并且通過創(chuàng)建工件命令繪制直徑為100的毛坯。

2.工藝準備階段

在瀑布菜單中單擊制造設(shè)置，點選制造機床。選擇與實際加工中相同的機床類型控制軸數(shù)為四軸。激活多軸輸出選項，旋轉(zhuǎn)輸出模式選擇遞增模式，這樣生成的程序旋轉(zhuǎn)軸的角度會以增量的形式表達。此類零件的的加工使用設(shè)備一般是在數(shù)控銑床的基礎(chǔ)上，安裝數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，旋轉(zhuǎn)軸主要是A、B兩軸。新建直徑為16的平底刀具，采用槽寬與刀具直徑相等的策略，進刀點盡量選擇在零件外側(cè)。建立ACS坐標，使X軸與零件的軸線重合，原點設(shè)置在左端面中心位置。退刀曲面選擇刀具以圓柱的形式在空間里移動，基準軸與X軸重合。

3.刀具軌跡生成階段

在加工菜單中選擇合適的加工方法，NC序列中提供了不同功用的粗精加工的方法，根據(jù)該零件的工藝分析，需要選擇適合于四軸加工的軌跡加工。軌跡加工方法需要進行切削參數(shù)的設(shè)置，根據(jù)經(jīng)驗填寫切削速度，主軸轉(zhuǎn)速及切削深度的相關(guān)數(shù)值。另外一個重要的設(shè)置是四軸平面的選擇，其原則是選擇平面要與刀具軸線平行。軸零件可以選擇一個端面作為四軸平面。完成后進入軌跡定制對話框，在創(chuàng)建刀具運動中選擇自動切削，以曲線方式驅(qū)動，選擇軸控制、方向、偏距等主要設(shè)置參數(shù)。在軸控制中選擇垂直于零件，使刀具軸線始終與圓柱槽底面垂直。通過以上設(shè)置會產(chǎn)生相應(yīng)的CL數(shù)據(jù)：

在對話框中點選相應(yīng)的數(shù)值數(shù)據(jù)，在操作界面中就會得到相應(yīng)的刀具位置。確定完成后會得到如圖所示刀具運動軌跡。

4.后處理階段

打開PROE后置處理器，新建文件輸入文件名（文件名為01-99）設(shè)置與實際機床相適應(yīng)的程序代碼。在Machine Tool Type中選擇四軸回轉(zhuǎn)工作臺機床，旋轉(zhuǎn)軸為A軸，旋轉(zhuǎn)角度0-360度，，選擇NC 編碼所需的參數(shù)以及機床運動參數(shù)，如機床、程序和刀軌、數(shù)據(jù)格式、列表文件和輸出控制及文件預(yù)覽等，來創(chuàng)建與加工條件相吻合的四軸后處理程序，設(shè)置完成后保存文件。在瀑布菜單中選擇CL數(shù)據(jù)輸出，選擇軌跡銑削，在文件菜單中輸出類型為CL文件、MCD文件、計算CL，完成后系統(tǒng)開始計算，并彈出對話框選擇所保存的后置處理文件，并選擇所生成程序的保存路徑。

5.程序的檢驗與生成。

生成加工程序后，首先對所做的程序進行模擬仿真，并進行驗證。然后，根據(jù)所選用的數(shù)控機床，選擇后處理文件，生成機床可讀程序。

三、結(jié)束語

本文通過3D模型的加工編程，簡要地說明了加工模板在PRO/E軟件中的應(yīng)用。從中可以看到對于本單位常用的刀具和加工方法，通過設(shè)置模板的方法，可以使用大部分參數(shù)的默認值為需要設(shè)定的數(shù)值或者選項，這樣能有效地提高編程效率，同時也可以減少因為某一參數(shù)漏設(shè)而造成的程序錯誤。 免去設(shè)置加工參數(shù)的繁瑣，縮短編程時間。另外加工模板的應(yīng)用還很強大，既可以應(yīng)用于加工程序，也可以應(yīng)用于整個模型的刀路軌跡，甚至多個模型的刀路軌跡。

參考文獻：

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[3]《基于UG 的分流芯桿四軸數(shù)控加工方法》林新貴，詹欣榮，易根苗《制造業(yè)制動化》2010年第3期