MasterCAM 的轉(zhuǎn)子螺旋線五軸加工初探

姜愛國 JIANG Ai-guo

（江蘇省聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院無錫交通分院，無錫 214000）

（Wuxi Transportation Branch of Jiangsu Union Technical Institute，Wuxi 214000，China）

1 工藝研究

目前行業(yè)內(nèi)最為普遍應(yīng)用的螺桿轉(zhuǎn)子加工工藝路線為：毛坯—粗車外圓—粗銑型線—精車—磨削外圓—型線精加工—嚙合—?jiǎng)悠胶狻b入庫。其中車銑粗加工通常會(huì)選擇國內(nèi)普通車床，粗銑型線會(huì)選用英國Holroyd 5AC或國內(nèi)青海二機(jī)的轉(zhuǎn)子專用銑床，這種轉(zhuǎn)子專用銑床都需要專用的刀具和磨刀機(jī)，通常刀具設(shè)計(jì)和訂貨周期長且費(fèi)用昂貴，且項(xiàng)目初期設(shè)備投資成本較高。

基于如上考慮，我們采用了五軸加工中心進(jìn)行車銑粗加工和型線粗銑。采用此五軸加工中心后，工藝路線將簡化為采購毛坯—五軸加工中心車銑（含粗銑型線）—磨削外圓—型線精加工，極大地降低了轉(zhuǎn)序時(shí)間和重新定位加工帶來的加工超差風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)型線粗銑，我們使用了可換刀片式的通用銑刀代替了傳統(tǒng)專用刀具進(jìn)行加工，此刀片易于購買且成本低廉，有效縮短了加工周期。

2 五軸加工中心設(shè)備簡介

使用加工設(shè)備為Mazak 車銑復(fù)合中心，具有3個(gè)主軸8個(gè)可編程軌跡運(yùn)動(dòng)軸并可同時(shí)五軸聯(lián)動(dòng)的車銑復(fù)合加工中心。帶第二車削主軸，同時(shí)第一車削主軸具備端面撥爪驅(qū)動(dòng)功能，帶中心支撐架V 軸（AUTOBLOCK），一次裝夾幾乎可以滿足所有軸類零件的車銑加工，是一種高智能精密機(jī)床。

3 螺桿轉(zhuǎn)子型線程序編制方法

3.1 坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定 設(shè)備的坐標(biāo)原點(diǎn)一般我們?cè)O(shè)在第二主軸的位置，也就是轉(zhuǎn)子的右端面上，在軟件中使用整體移動(dòng)功能將模型的右端面中心與軟件原點(diǎn)重合。

3.2 生成curve 對(duì)于轉(zhuǎn)子型線編程過程中首先要確定型線的輪廓，在主菜單中，使用由曲面投影的方式投影出型線在右視圖上的的輪廓，如圖1所示。

圖1

3.4 生成刀具導(dǎo)向軌跡線 使用螺旋加工功能，選取所需的加工面及刀具軸線，輸入相對(duì)應(yīng)的螺旋導(dǎo)程即可，給出相應(yīng)的退刀距離，一般為刀具直徑的80%。

觀察生成的螺旋線要求在順銑的方向上：線出來的方向上線要穿過刀具側(cè)面，否則就是錯(cuò)誤的軌跡線。

3.5 生成刀路 使用Mastercam 刀具路徑中的五軸沿邊加工功能，進(jìn)行刀具路徑生成，并且通過模擬實(shí)體驗(yàn)證刀具路徑的功能觀察進(jìn)刀、加工、退刀的過程中有無異常及問題。按照設(shè)定方式完成所有刀具粗加工。

3.6 型線輪廓仿形精加工 粗加工后需對(duì)型線表面大量的余量進(jìn)行精加工處理。打開Curve，按型線方向建立3條基準(zhǔn)直線，選擇合適球刀（根據(jù)產(chǎn)品大小可以選擇Φ8～Φ40）利用五軸曲線加工功能生成球刀刀具軌跡。使用MasterCAM 的螺旋加工功能，根據(jù)導(dǎo)程信息生成參考線，選擇5軸沿邊加工功能（Main menu>toolpaths>multiaxis>swarf5ax>）。生成刀具路徑，并使用仿真模擬加工功能查看刀具路徑的正確性及合理性。（圖2）

3.7 刀具路徑旋轉(zhuǎn)復(fù)制 轉(zhuǎn)子型線槽是規(guī)則等分的，我們編程時(shí)只需合理切出一條齒即可，其他根據(jù)齒形數(shù)量使用刀具路徑旋轉(zhuǎn)復(fù)制功能即可完成整個(gè)轉(zhuǎn)子的型線編程。

圖2

4 后處理和生成自動(dòng)加工的NC 程序

在加工時(shí)，我們使用Mazak 設(shè)備能夠使用調(diào)用子程序的方式讀取CAM 生成的G 代碼程序，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的型線加工。下面為CAM 后置生成出來的程序：

5 關(guān)于刀具選用及參數(shù)進(jìn)給設(shè)置

本加工工藝使用了山特維克Capto 刀具，該刀具特點(diǎn)如下：極高的扭矩傳遞能力；很高的彎曲強(qiáng)度；快速換刀和自動(dòng)換刀；先進(jìn)的噴嘴技術(shù)即使在壓力較低時(shí)也能確保加工安全性；內(nèi)冷卻液通道保證高壓冷卻液從機(jī)床直接傳送至切削刃；很好的平衡性和同軸度；自對(duì)中。因此，我們?cè)谑褂迷摰毒邥r(shí)并不需要對(duì)刀具進(jìn)行一些額外調(diào)整，進(jìn)給參數(shù)可以參考廠家建議值設(shè)置。一般型線槽精加工要求進(jìn)給高一些如Φ32球刀轉(zhuǎn)速為7000r/min 進(jìn)給為5500mm/min。切深還需考慮機(jī)床電機(jī)功率及剛性，一般像Φ80玉米銑滿刃切削切深不超過25mm。

6 結(jié)束語

本文利用Pro/E 來完成零件造型，并通過MasterCAM生成了刀路。由于高端機(jī)床各運(yùn)動(dòng)軸的關(guān)系復(fù)雜及功能代碼的不同，選擇正確的后處理器就顯得十分必要，如果軟件Posts 里無標(biāo)準(zhǔn)后處理程序，則可以根據(jù)實(shí)際機(jī)床類型專門定制相應(yīng)的后處理器。

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