回轉(zhuǎn)零件數(shù)控加工研究

楊柳 雒鈺花

摘 要：出于提高回轉(zhuǎn)類零件加工效率的考慮，本文采用UG軟件對零件進行造型與自動編程，并通過VERICUT軟件對生成的加工程序進行模擬仿真，然后將經(jīng)過驗證的零件加工程序G代碼傳輸?shù)紽ANUC數(shù)控機床，完成回轉(zhuǎn)類零件的數(shù)控加工。實驗表明該方法可行，通過模擬驗證的程序安全性高，零件的報廢率大大降低，加工質(zhì)量得到了提升，對實際生產(chǎn)具有指導意義。

關(guān)鍵詞：回轉(zhuǎn)零件;數(shù)控加工;UG;Vericut軟件

0 引言

隨著制造業(yè)升級轉(zhuǎn)型，數(shù)控技術(shù)不斷地發(fā)展，零件加工的復(fù)雜程度也越來越高，對于零件加工的質(zhì)量和效率也提出了更高的要求，更多的零件要求整體性加工，盡量減少零件的裝配部分，降低零件的裝夾次數(shù)，使得普通的兩軸半或者三軸數(shù)控機床難以勝任更加復(fù)雜零件的加工要求，同時，多軸數(shù)控機床的技術(shù)不斷地成熟，多軸數(shù)控機床也得到了更加廣泛的應(yīng)用。

本文采用UG軟件完成回轉(zhuǎn)類零件的多軸加工自動編程，得到的G代碼放在VERICUT軟件中進行模擬仿真加工，驗證程序的正確性，最終經(jīng)過驗證的程序通過FANUC四軸數(shù)控對毛坯進行切削加工。

1 多軸數(shù)控加工

相比較與普通的三軸機床運動結(jié)構(gòu)，多軸數(shù)控機床不僅具有X、Y、Z三個移動軸，在此基礎(chǔ)上附加1～2個旋轉(zhuǎn)軸，使得工件在直線移動的過程中還具備了角度的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了多軸聯(lián)動切削加工的能力，可以加工空間曲面復(fù)雜的零件，其中就包括回轉(zhuǎn)類的零件。多軸數(shù)控機床因為其加工精度較高，往往用于零件的精加工。

2 UG軟件自動編程

2.1 建模

UG軟件具有強大的實體造型、程序編譯、運動仿真以及加工仿真模塊，可以滿足三維設(shè)計和數(shù)控加工的需要，可以造型各種形狀的三維實體，使用方便，在企業(yè)工廠和科研院校應(yīng)用十分的廣泛，對于形狀特殊的非標準件，還可以對UG軟件進行二次開發(fā)，大大提高了UG軟件的適應(yīng)能力。

2.2 加工參數(shù)及刀路設(shè)計

制定零件的加工工藝以及裝夾方法，回轉(zhuǎn)類零件的加工根據(jù)先粗后精的加工原則完成表面特征的粗精加工，為了保證斜面的表面質(zhì)量，采用球頭銑刀進行加工，增大刀刃與被切削表面之間的接觸面積，減低表面粗糙度值。零件的回轉(zhuǎn)軸心與工作臺的A旋轉(zhuǎn)軸重合，使得零件一次裝夾就可以完成兩個面的加工，減少重復(fù)定位造成的誤差，當零件完成一面的加工之后，零件圍繞著A軸旋轉(zhuǎn)180°即可加工另外一側(cè)，保證加工精度，刀路設(shè)計具體操作如下。

（1）粗加工，在UG軟件中創(chuàng)建刀具類型，選擇“MILL-CONTOUR

”，粗加工刀具選擇平底立銑刀，直徑10mm;創(chuàng)建幾何體，毛坯類型選擇“MILL- CONTOUR”，幾何子類型選擇默認，名稱定為MCS;創(chuàng)建加工工序，工序類型選擇“MILL- CONTOUR”，定義加工工序子類型選擇型腔銑CAVITY-MILL，程序選擇PROGRAM，刀具選擇之前定義的平底立銑刀，幾何體選擇WORKPICEC，方法選擇METHOD;切削模式采用跟隨周邊，步距選用刀具平直方式，平面直徑百分比之70，公共每刀切削深度保持恒定，定義每刀的切削深度最大不超過1mm，切削層定義對象為回轉(zhuǎn)類零件，范圍深度設(shè)置為30mm，測量開始位置為零件頂層，每刀切削深度1mm;切削參數(shù)菜單欄中定義加工策略，切削方向采用順銑加工，切削順序選為深度優(yōu)先，刀路方向內(nèi)向，對于余量要求為0.3mm，單擊“確定”按鈕，得到圖1所示刀路軌跡。

（2）精加工，創(chuàng)建刀具類型，選擇“MILL-CONTOUR”，精加工刀具選擇球頭銑刀，直徑8mm;創(chuàng)建幾何體，毛坯類型選擇“MILL- CONTOUR”，幾何子類型選擇默認，名稱定為MCS;創(chuàng)建加工工序，工序類型選擇“MILL- CONTOUR”，定義加工工序子類型選擇深度輪廓加工ZLEVEL-PROFILE，程序選擇PROGRAM，刀具選擇之前定義的球頭銑刀，幾何體選擇WORKPICEC，方法選擇METHOD;陡峭空間范圍不設(shè)定，合并距離為3mm，最小切削長度為1mm，公共每刀切削深度設(shè)為恒定，最大距離0.2mm;切削層選為最優(yōu)化，切削方向為混合，切削深度始終深度優(yōu)先，單擊“確定”按鈕，得到圖2所示刀路軌跡。

2.3 刀路G代碼生成

刀路軌跡在生成以后，可以看到圖中的刀具移動路徑，以此為基礎(chǔ)來生成相應(yīng)的G代碼。在項目樹中，選擇對應(yīng)粗精加工刀路子工序，單擊“后處理”選項，彈出后處理器對話欄，本次加工采用的是四軸數(shù)控機床，后處理類型一欄中選擇MILL-4-AXIS，生成的G代碼就具有四軸加工能力，確定文件輸出類型為記事本TXT，單擊“確定”按鈕即可完成數(shù)控加工程序G代碼的生成。

3 VERICUT軟件模擬仿真

通過對零件的加工過程進行仿真，可以檢驗程序的正確性，大大降低加工過程的出錯概率。VERICUT軟件是集加工仿真與優(yōu)化設(shè)計于一體的機械加工過程模擬平臺，內(nèi)置多種數(shù)控機床操作系統(tǒng)，可以高度還原切削加工的整個加工過程，減少程序設(shè)計周期，提高程序的正確性。模擬過程如下：設(shè)置數(shù)控機床的幾何模型和運動方式，建立毛坯、刀具和夾具的模型，選擇FANUC操作系統(tǒng)，將UG生成的零件加工程序載入到VERICUT軟件中，在虛擬的環(huán)境中驗證程序的加工，并優(yōu)化。

4 零件加工

回轉(zhuǎn)類零件的程序經(jīng)過軟件模擬加工驗證后，通過機床RS232通信串口傳輸?shù)剿妮S數(shù)控機床中進行實際加工，毛坯件采用的是鋁件，實際加工出的效果如圖3所示，零件加工過程平穩(wěn)，且表面質(zhì)量較高。

5 結(jié)語

本文以回轉(zhuǎn)類零件為例，設(shè)計合適的加工工藝，通過UG軟件將零件的加工程序編制出來，再由VERICUT軟件對生成的加工程序G代碼進行模擬加工仿真，驗證程序的正確性，通過驗證的程序輸入至四軸數(shù)控機床中進行實體加工，驗證了回轉(zhuǎn)類零件加工與軟件結(jié)合的可靠性和正確性。通過該方式可以提高加工過程的效率，減少首件試切的不穩(wěn)定性，保護機床的安全，為實際加工提供借鑒意義。

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基金：陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院校級科研項目（Gfy17-31）

作者簡介：楊柳（1989-），男，陜西西安人，碩士研究生，助教，研究方向：數(shù)控加工技術(shù)，主要從事CAD/CAM、數(shù)控加工教學研究工作。