于UG與VERICUT電風(fēng)扇葉輪模具三軸數(shù)控加工仿真

張?zhí)铩№n軍

摘 要：仿真加工是零件實(shí)際加工的演示過(guò)程。本文以一個(gè)三軸數(shù)控加工中心仿真加工電風(fēng)扇葉輪模具為例，研究了三軸加工中心仿真加工電風(fēng)扇葉輪模具零件的過(guò)程。對(duì)零件進(jìn)行了工藝分析，確定了加工方案，通過(guò)UG軟件進(jìn)行了建模，并利用UG的CAM模塊生成刀具軌跡，加工仿真，并將刀具路徑對(duì)應(yīng)的NC程序?qū)氲絍ERICUT軟件建好的項(xiàng)目文件中進(jìn)行最后的加工仿真，對(duì)程序的準(zhǔn)確性進(jìn)行驗(yàn)證。整個(gè)加工過(guò)程體現(xiàn)出利用UG與VERICUT相結(jié)合仿真加工的優(yōu)勢(shì)，對(duì)實(shí)際加工具有重大意義。同樣的仿真加工辦法也可用于類(lèi)似零件的仿真加工。

關(guān)鍵詞：UG VERICUT 電風(fēng)扇葉輪模具

中圖分類(lèi)號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2019）04（c）-0135-05

Abstract： Machining simulation is a demonstration of part machining. This paper takes a three-axis NC machining center simulation machining electric fan impeller as an example to study the process of simulation machining of electric fan impeller mold parts in a three-axis machining center. Process analysis was performed on the parts， the machining plan was determined， modeling was performed by UG software， and UG CAM module was used to generate tool trajectories and machining simulations. The NC program corresponding to the tool path is imported into the VERICUT software project file for final machining simulation to verify the accuracy of the program. The entire machining process embodies the advantages of using UG and VERICUT to simulate machining， which is of great significance to actual machining. The same simulation machining method can also be used for simulation processing of similar parts.

Key Words：UG；VERICUT；Electric fan impeller mould

UG的后處理模塊可以根據(jù)刀具軌跡直接生成加工程序，對(duì)于復(fù)雜件的加工極大的縮短了編程時(shí)間并且簡(jiǎn)化了編程難度。但是UG加工仿真只是一個(gè)基本加工仿真過(guò)程，其仿真加工過(guò)程未考慮安裝夾具，安裝刀具等實(shí)際操作環(huán)境對(duì)加工效果的影響，所以經(jīng)過(guò)CAM模塊自動(dòng)生成的NC程序不能直接用于零件的實(shí)際加工[1]。

VERICUT軟件仿真過(guò)程可以直觀的觀測(cè)到刀具的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于UG而言，VERICUT軟件設(shè)有夾具裝夾、刀具在機(jī)床上安裝等步驟，可以檢測(cè)刀具的干涉問(wèn)題，驗(yàn)證NC程序的準(zhǔn)確性，并可以對(duì)工件進(jìn)行過(guò)切或欠切的檢測(cè)，減少實(shí)際加工的試切過(guò)程，大大地縮短加工周期[2]。

1 UG軟件數(shù)控加工仿真

1.1 零件分析

1.1.1 零件結(jié)構(gòu)

電風(fēng)扇整體葉輪模具葉片部分的輪廓及其尺寸如圖1所示。

1.1.2 電風(fēng)扇整體葉輪模具成型零件工藝分析

該零件的毛坯是一個(gè)長(zhǎng)為350mm，寬為350mm，高為60mm的長(zhǎng)方體塊，其上表面有一個(gè)基準(zhǔn)角，以便對(duì)毛坯進(jìn)行裝夾定位。將鑄鐵設(shè)置為本次仿真加工毛坯的材料。本次仿真加工不涉及到通孔的加工，故可選擇吸盤(pán)安裝的方式，可以將零件的底面與機(jī)床的工作臺(tái)上表面相接觸。

1.1.3 加工刀具選擇

一味地追求加工精度，會(huì)增長(zhǎng)加工周期，一味地考慮加工效率又會(huì)影響加工精度，所以在實(shí)際的加工過(guò)程中刀具的選擇一定要能夠平衡好加工精度和加工效率的關(guān)系。除此以外，還要把刀具的補(bǔ)償考慮在內(nèi)。長(zhǎng)度補(bǔ)償可以保證刀尖與毛坯準(zhǔn)確地接觸，半徑補(bǔ)償可以保證刀具可以準(zhǔn)確地加工出輪廓，不會(huì)造成過(guò)切或者欠切現(xiàn)象。建立好的刀具使用卡如表1所示。

1.1.4 確認(rèn)加工方案

為保證加工速度及其加工精度，采用粗精混合的加工方法。電風(fēng)扇整體葉輪模具的刀具使用卡已經(jīng)做了初步的加工規(guī)劃，這里只需查詢(xún)切削用量手冊(cè)，確定切削速度以及每齒進(jìn)給速度，并在UG加工環(huán)境進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，最終完成表2數(shù)控工序卡的填寫(xiě)。

1.2 UG加工模塊構(gòu)建

1.2.1 幾何體的構(gòu)建

在UG建模環(huán)境下構(gòu)建與二維零件圖對(duì)應(yīng)的三維工件的幾何體模型。如圖2所示。

1.2.2 UG加工環(huán)境構(gòu)建

電風(fēng)扇葉輪模具的加工具體加工分如下四步完成：

第一步：定義坐標(biāo)系及安全平面：將幾何體的上表面中心設(shè)置為加工坐標(biāo)原點(diǎn)，將高于工件上表面30mm處設(shè)為安全平面。

第二步：創(chuàng)建幾何體以及毛坯：將電風(fēng)扇葉輪模具的三維模型設(shè)置為所要加工的幾何體，將其對(duì)應(yīng)的自動(dòng)塊設(shè)置為加工毛坯。

第三步：創(chuàng)建刀具：按照表1刀具試用卡，選擇刀具并進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的設(shè)定。

第四步：創(chuàng)建操作并仿真：按照表2數(shù)控加工工序卡創(chuàng)建操作，并進(jìn)行對(duì)應(yīng)參數(shù)的設(shè)定，生成對(duì)應(yīng)的刀具軌跡，并進(jìn)行仿真。粗加工整體輪廓的刀具軌跡如圖3所示，在UG中最終仿真效果如圖4所示。

1.3 后處理

后置處理是整個(gè)自動(dòng)編程加工的重點(diǎn)。后置處理就是將刀具位置以及機(jī)床控制指令轉(zhuǎn)化成為能被特定機(jī)床控制系統(tǒng)接收的程序的處理過(guò)程。后置處理所出的數(shù)控程序直接關(guān)系到機(jī)床能否正確識(shí)別。因?yàn)閁G中給定的后處理器不能滿(mǎn)足對(duì)特定機(jī)床的要求，所以就需根據(jù)機(jī)床以及控制系統(tǒng)，結(jié)合實(shí)際加工情況去構(gòu)建符合要求的特定后處理器。機(jī)床的具體參數(shù)設(shè)置如圖5所示。

單擊程序和刀軌，在程序開(kāi)始段將%改為N，西門(mén)子的程序段開(kāi)頭是%，F(xiàn)ANUC的程序段開(kāi)頭是N，設(shè)置后如圖6所示。除此以外，還可以對(duì)刀軌、機(jī)床運(yùn)動(dòng)、程序結(jié)束、M代碼等進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置。還可以根據(jù)自己的實(shí)際需求去定制命令，當(dāng)然加工本馬氏盤(pán)零件不需要再對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行修改。完成以上參數(shù)的設(shè)定即可完成本次仿真。返回到UG加工環(huán)境，在程序視圖下選擇各項(xiàng)操作，把刀具軌跡以及機(jī)床指令轉(zhuǎn)化成G代碼輸出。

2 VERICUT加工仿真

第一步：機(jī)床以及控制系統(tǒng)的選擇，在VERICUT中調(diào)用控制系統(tǒng)庫(kù)中的三軸加工中心，如圖7所示。這是一個(gè)帶有刀庫(kù)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀功能的基本三軸立式加工中心，調(diào)用控制系統(tǒng)中的fan6m控制系統(tǒng)。

第二步：添加零件幾何體以及毛坯，將毛坯和幾何體添加到正確的裝夾位置。

第三步：定義程序零點(diǎn)，依照UG中機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)的設(shè)定，將毛坯的上表面對(duì)應(yīng)點(diǎn)作為加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)。

第四步：加工刀具的添加以及管理，按刀具使用卡添加刀具，合理設(shè)計(jì)刀柄，并設(shè)置準(zhǔn)確的裝夾位置。

第五步：數(shù)控程序的添加以及改進(jìn)，將UG自動(dòng)編程生成的程序添加到VERICUT數(shù)控程序中，并將每段程序使用的刀具以及刀補(bǔ)與VERICUT中創(chuàng)建的刀具一一對(duì)應(yīng)。

第六步：VERICUT加工仿真，在VERICUT中仿真過(guò)程效果如圖8所示，最終仿真加工的零件視圖如圖9所示。

3 結(jié)語(yǔ)

本次仿真利用了輪廓銑的加工方法，對(duì)曲面零件進(jìn)行了加工仿真操作。利用了UG的建模模塊和加工模塊把電風(fēng)扇葉輪的加工程序進(jìn)行了自動(dòng)編程，并在VERICUT中對(duì)自動(dòng)生成的程序進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。同樣的仿真操作過(guò)程也可以應(yīng)用到同類(lèi)型工件的加工。

參考文獻(xiàn)

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