基于UG的一種反倒角數(shù)控編程方法

何多政，郭 輝，許鋒國，張 碩

（中航飛機起落架有限責(zé)任公司燎原分公司，陜西 漢中723200）

0 引言

在金屬冷加工中，為了去除零件因機加產(chǎn)生的毛刺或便于裝配等因素，在零件孔口做一個斜邊切割，這樣的斜邊特征就稱之為倒角。反倒角是指類似于雙耳片內(nèi)槽側(cè)或單耳片刀軸反向側(cè)的孔口倒角特征，常采用反倒角T型刀具加工。雖然，常規(guī)倒角主要通過倒角刀、球刀等銑削成型，但是相比較而言，倒角刀加工效率高，表面質(zhì)量好，在行業(yè)內(nèi)被廣泛采用。如何采用數(shù)控編程方法進行反倒角幾何特征的加工，是大多數(shù)控編程人員的一個技術(shù)盲區(qū)。

倒角刀的創(chuàng)建和倒角特征的編程與傳統(tǒng)刀具創(chuàng)建及編程方式相比而言：差異更大，技巧性更強。因此，熟練掌握倒角編程技巧不僅是數(shù)控編程人員必備的基本功，也是確保產(chǎn)品外觀質(zhì)量的有效手段。在某些場合，倒角加工還可以作為復(fù)雜部件銳邊去毛刺一種有效方法。

1 一般角度刀具的創(chuàng)建

一般角度刀具可在UG加工模塊→“創(chuàng)建刀具”菜單→“MILL”、“CHAMFER_MILL”等銑刀菜單中直接定制，刀具參數(shù)設(shè)置簡單，且支持大部分銑削操作，編程方便。

利用刀柄參數(shù)定義反倒角T型刀：

在CHAMFER_MILL倒斜銑刀中，通過刀具六個參數(shù)和刀柄三個參數(shù)聯(lián)合定制反倒角T型刀，圖1反倒角T型刀可按表1參數(shù)進行創(chuàng)建。

圖1 反倒角T型刀

表1 刀具參數(shù)

CHAMFER_MILL倒斜銑刀的跟蹤點，可在“倒斜銑”→“更多”→“跟蹤”下添加、更改和查看，具體作用見下節(jié)講解。

2 用戶自定義刀具

MILL_USER_DEFINED自定義刀具是由母線繞軸線旋轉(zhuǎn)360°形成的幾何體，其母線一般由多組線段構(gòu)成。直線段采用長度和角度描述，圓弧線段通過半徑圓和弧角唯一確定，對于復(fù)雜的曲線段則可由連續(xù)的微小線段或圓弧線段擬合而成。因此，只要能用數(shù)學(xué)描述的刀具母線，均可以通過線長、角度、半徑、掃掠四個參數(shù)進行逐步量化（見圖2）。

圖2 MILL_USER_DEFINED參數(shù)圖例

2.1 R型刀具

圖3 左側(cè)凹R型刀具的母線由水平直線段，90°圓弧，豎直直線段三部分組成，每段線段又可通過線長、角度、半徑、掃掠四個參數(shù)表達。凹R刀具的第一段母線，為從回轉(zhuǎn)軸起，水平長為2 mm的線段。因此，參數(shù)設(shè)置中“直線長度”為2，“直線/圓弧起始角”是指與UG軟件的WCS坐標下的ZC-XC平面XC軸的夾角，此處為0；第二段母線，是從第一段線段終點豎直起的一節(jié)圓弧，圓弧起點切線與XC軸的夾角，即“直線/圓弧起始角”為90°，按圖1圓弧凹起、凸下對“掃掠”正負值的影響知，豎直起的四分之一圓弧“掃掠”角度值90°；第三段母線，是一節(jié)豎直直線段，線段長度假設(shè)75 mm，豎直線段切削與XC軸的夾角，即“直線/圓弧起始角”為90°[1]。凸R刀具與凹R刀具參數(shù)設(shè)置相似，不詳細講解，可參考表2右側(cè)參數(shù)進行理解。

圖3 R型刀具

表2 簡單凹R型刀具（左）與凸R型刀具（右）創(chuàng)建

2.2 反倒角T型刀

2.2.1 反倒角 T型刀的創(chuàng)建

如加工φ16孔孔口45°反倒角幾何特征的反倒角T型刀（見圖1），可采用回轉(zhuǎn)母線由水平線段、45°斜線段、豎直線段、135°斜線段、豎直線段五部分組成的T型刀，每組線段參數(shù)的設(shè)置如表3所示。

表3 反倒角T型刀5組線段的參數(shù)

2.2.2 刀具跟蹤點

刀具跟蹤點用來精確驅(qū)動刀具那個部位和工件邊界接觸，刀軌將跟蹤點作為接觸點控制刀路的生成，不同跟蹤點輸出不同的導(dǎo)軌數(shù)據(jù)。刀具與工件接觸位置，實際上是選擇的驅(qū)動點（跟蹤點）和邊界接觸。一般根據(jù)需要一把自定義刀具可以設(shè)置多個刀具跟蹤點，并根據(jù)加工情況選用。在編程過程中設(shè)置刀具跟蹤點需利于對刀、刀具半徑補償?shù)奶砑?。合理設(shè)置刀具跟蹤點還可以改善成型刀的受力及加工質(zhì)量。跟蹤點功能鍵位置：MILL_USER_DEFINED直接放置在菜單界面下。跟蹤點通過距ZC軸2倍的“直徑”和到XC軸“距離”進行坐標描述。圖4為跟蹤點設(shè)置界面和設(shè)置完成后的跟蹤點在自定義刀具ZCXC平面中的標識。

圖4 刀具的兩個跟蹤點

3 反倒角T型刀的數(shù)控編程

反倒角T型刀的設(shè)置是反倒角幾何特征編程的主要難點。

3.1 采用MILL_USER_DEFINED自定義刀具的數(shù)控編程

在UG軟件中，“MILL_USER_DEFINED”自定義刀具只能用在平面輪廓銑操作中進行數(shù)控編程，且只能生成平面輪廓刀軌[2]。

在平面輪廓銑操作中，選擇圖3自定義的刀具，在“指定部件”選擇孔邊界，材料側(cè)指定為“外部”，投影平面自定義為下沉0.5 mm的孔口平面，可實現(xiàn)0.5×45°孔口倒角刀軌。設(shè)置中不需要指定底面。其他參數(shù)的設(shè)置可參考平面銑操作，點擊生成刀軌即產(chǎn)生圖5所示刀路。

圖5 反倒角T型刀刀軌

刀軌位于跟蹤點上，根據(jù)實際需要對程序進行半徑補償，補償量為跟蹤點到刀軸的距離，可根據(jù)刀具實測數(shù)值設(shè)置，Z軸對刀位置根據(jù)跟蹤點進行長度補償。

3.2 CHAMFER_MILL倒斜銑刀空間倒角編程

通過倒斜銑刀參數(shù)定義的倒角、反倒角T型刀可應(yīng)用于UG軟件中的大部分數(shù)控加工操作。在固定輪廓銑（曲線/點驅(qū)動方法）及輪廓3D銑操作中，調(diào)用在CHAMFER_MILL定制的反倒角T型刀具，采用邊界驅(qū)動均可實現(xiàn)空間輪廓倒倒角的功能。操作流程與一般刀具固定輪廓銑操作相似，不再累贅介紹（圖6為生成的刀軌）。

圖6 采用固定輪廓銑（曲線/點驅(qū)動方法）及輪廓3D銑操作實現(xiàn)空間倒角

4 反倒角T型刀的編程應(yīng)用

起落架外筒、旋轉(zhuǎn)套筒、銷軸等零件與其他零組件通過耳片螺栓孔連接，組成具有完整功能特征的的起落架系統(tǒng)。在以上結(jié)構(gòu)件雙耳片孔口處一般都制有1×45°～3×45°倒角，雙耳片內(nèi)槽兩側(cè)同時存在倒角和反倒角幾何特征。本文僅以某型號簡化結(jié)構(gòu)后的旋轉(zhuǎn)套筒雙耳片內(nèi)槽側(cè)的2×45°倒角數(shù)控編程進行講解。

4.1 反倒角T型刀的創(chuàng)建

旋轉(zhuǎn)套筒雙耳片的螺栓連接孔為Ф24，孔口倒角均為2×45°，兩耳片間距20 mm。反倒角T型刀最大直徑不能超過φ24，為增大刀具強度，刀具最大直徑選用φ20，刀柄直徑φ10，刀具由四段組成，按表4可創(chuàng)建。

表4 反倒角T型刀4組線段的參數(shù)

刀具跟蹤點作為刀具與零件的接觸點，用于控制刀軌的生成。根據(jù)表4刀具參數(shù)知，刀具底部和距離底部5 mm處的最大直徑處均可作為刀具跟蹤點，按圖7左設(shè)置兩個跟蹤點的參數(shù)。

圖7 刀具的兩個跟蹤點

4.2 平面輪廓銑操作的設(shè)置

進入UG軟件創(chuàng)建新模型文件，導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)套筒模型，切換至加工模塊。首先，創(chuàng)建平面輪廓銑操作，在“指定部件邊界”→“模式”→“曲線/邊”中，進入“創(chuàng)建邊界”菜單，選擇圖8中左側(cè)1處反倒角倒入到φ24孔內(nèi)的圓弧邊；界面中的“類型”→“封閉的”；“平面”→“自動”（“平面”默認“自動”，系統(tǒng)判別為距孔口2 mm 的平面 1）；“材料側(cè)”→“外部”；“刀具位置”→“相切”。

圖8 邊界和刀軌

設(shè)置其他參數(shù)。在平面輪廓銑操作中：“工具”→“刀具”，選擇自定義刀具；“Z-深度偏至”設(shè)置為10；“驅(qū)動點”選擇“跟蹤點2”，即直徑φ10，距離為零的跟蹤點；其他參數(shù)如“刀軸”、“切削參數(shù)”、“非切削參數(shù)”等均默認[4，5]。

最后，點擊“生成”即產(chǎn)生圖8右側(cè)刀軌。此時反倒角刀的錐面與工件2×45°錐面貼合，符合編程需要。制作圖8左側(cè)2平面處的正倒角，僅需要重新選擇2平面處的倒角邊，將“驅(qū)動點”調(diào)整為“跟蹤點1”，就可獲得所需的刀軌[3]。

5 結(jié)束語

本文歸納了反倒角幾何特征編程方法中的刀具創(chuàng)建方法，詳細闡述了常見R型刀具、反倒角T型刀的創(chuàng)建方法，刀具跟蹤點的設(shè)置與用途，并對反倒角T型刀編程進行了案例講解，對空間倒角的編程進行了拋磚引玉。希望自定義刀具的定制方法和反倒角編程技巧，帶給同行更多的借鑒和指導(dǎo)。