基于UG模具型芯零件的5軸數(shù)控加工

陳玉文

常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院（江蘇常州 213164）

1 引言

該零件為泳鏡模具的型芯，該型芯零件的頭部由頂面、圓角面、側(cè)面組成，分型面為平面。毛坯為方塊（頂面已完成半精加工，其余面均已完成精加工）。型芯零件、毛坯三維模型如圖1所示。該型芯零件材料為模具鋼，其頭部采用5軸聯(lián)動數(shù)控機床（X、Y、Z的3軸移動，繞A軸、B軸的轉(zhuǎn)動）編程加工。型芯零件尺寸：200×120×80mm。型芯零件數(shù)控加工分為型芯頭部、分型面3軸數(shù)控粗加工，型芯頭部、分型面3軸數(shù)控半精加工，型芯頭部（頂面、圓角面、側(cè)面）5軸數(shù)控精加工，型芯分型面3軸數(shù)控精加工。

2 型芯頭部、分型面3軸數(shù)控粗加工

2.1 初始化加工環(huán)境

（1）設(shè)置加工坐標(biāo)系MCS_MILL，設(shè)置機床坐標(biāo)系中指定MCS坐標(biāo)原點，設(shè)置安全平面。

（2）設(shè)置部件幾何體WORKPIECE，選取型芯零件為部件幾何體，選取已創(chuàng)建的毛坯幾何體。

圖1 型芯零件、毛坯三維模型

（3）創(chuàng)建刀具：①刀具子類型為MILL，名稱為D12R2，直徑為φ12mm，下半徑為R2mm，刀具號為1，補償寄存器為1；②刀具子類型為MILL，名稱為D6R1，直徑為φ6mm，下半徑為R1mm，刀具號為2，補償寄存器為2；③刀具子類型為MILL，名稱為D6R3，直徑為φ6mm，下半徑為R3mm，刀具號為3，補償寄存器為3。

2.2 型芯頭部、分型面3軸數(shù)控粗加工

（1）創(chuàng)建工序，類型中選擇mill_contour，工序子類型為CAVITY_MILL，程序為NC_PROGRAM，刀具為D12R2，幾 何 體 為 WORKPIECE，方 法 為MILL_ROUGH，工序名稱為CAVITY_MILL_R。

（2）切削區(qū)域為型芯頭部、分型面。切削模式為跟隨部件，切削深度為恒定，最大距離為2mm。切削參數(shù)中更多，原有中勾選邊界逼近，其它參數(shù)默認(rèn)。

（3）刀軌設(shè)置中進給率和速度，主軸速度為600轉(zhuǎn)/min，進給率為300mm/min。型芯頭部、分型面3軸數(shù)控粗加工仿真如圖2所示。

圖2 型芯頭部、分型面3軸數(shù)控粗加工仿真

3 型芯頭部、分型面3軸數(shù)控半精加工

（1）創(chuàng)建工序，類型中選擇mill_contour，工序子類型為ZLEVEL_PROFILE，程序為NC_PROGRAM，刀具為 D6R1，幾 何 體 為 WORKPIECE，方 法 為MILL_SEMI_FINISH，工序名稱為ZLEVEL_PROFILE_SF。

（2）切削區(qū)域為型芯頭部、分型面。每刀切削深度為恒定，最大距離為1mm。切削參數(shù)中策略，切削順序為深度優(yōu)先，取消在邊上延伸、在邊上滾動刀具，連接層到層為使用轉(zhuǎn)移方法，勾選在層之間切削、短距離移動上的進給。

（3）刀軌設(shè)置中進給率和速度，主軸速度為1,000轉(zhuǎn)/min，進給率為600mm/min。型芯頭部、分型面3軸數(shù)控半精加工仿真如圖3所示。

圖3 型芯頭部、分型面3軸數(shù)控半精加工仿真

4 型芯頭部5軸數(shù)控精加工

型芯的頭部由頂面、圓角面、側(cè)面三部分組成。

4.1 型芯頭部頂面5軸數(shù)控精加工

（1）創(chuàng)建工序，類型中選擇mill_multi_axis，工序子 類 型 為 VARIABLE_CONTOUR，程 序 為NC_PROGRAM，刀 具 為 D6R3，幾 何 體 為WORKPIECE，方法為MILL_FINISH，工序名稱為VARIABLE_CONTOUR_F1。

（2）切削區(qū)域為頂面，驅(qū)動方法為曲面，驅(qū)動幾何體為頂面，選取切削方向，選取材料側(cè)方向，切削模式為螺旋，步距為殘余高度，最大殘余高度為0.01mm。投影矢量為刀軸。刀軸方向為垂直于驅(qū)動體。

（3）切削參數(shù)、非切削參數(shù)為默認(rèn)值。刀軌設(shè)置中進給率和速度，主軸速度為1,500轉(zhuǎn)/min，進給率為800mm/min。型芯頭部頂面5軸數(shù)控精加工刀軌如圖4所示。

圖4 型芯頭部頂面5軸數(shù)控精加工刀軌

4.2 型芯頭部圓角面5軸數(shù)控精加工

（1）復(fù)制上面創(chuàng)建的VARIABLE_CONTOUR_F1，粘貼后工序名稱為VARIABLE_CONTOUR_F2。

（2）切削區(qū)域，刪除上面原有的曲面，選取圓角面（14個）。驅(qū)動幾何體，刪除上面原有的驅(qū)動曲面，選取圓角面（14個）。選取切削方向，選取材料側(cè)方向。投影矢量為刀軸。刀軸方向為相對于矢量，設(shè)置矢量為ZC，側(cè)傾角為5，其它參數(shù)不變。型芯頭部圓角面5軸數(shù)控精加工刀軌如圖5所示。

4.3 型芯頭部側(cè)面5軸數(shù)控精加工

（1）復(fù)制上面創(chuàng)建的VARIABLE_CONTOUR_F2，粘貼后工序名稱為VARIABLE_CONTOUR_F3。

（2）切削區(qū)域，刪除上面原有的曲面。驅(qū)動幾何體，刪除上面原有的驅(qū)動曲面，選取側(cè)面（14個）。選取切削方向，選取材料側(cè)方向。投影矢量為刀軸。刀軸方向為側(cè)刃驅(qū)動體，指定側(cè)刃方向，側(cè)傾角為2，其它參數(shù)不變。型芯頭部側(cè)面5軸數(shù)控精加工刀軌如圖6所示。

圖5 型芯頭部圓角面5軸數(shù)控精加工刀軌

圖6 型芯頭部側(cè)面5軸數(shù)控精加工刀軌

5 型芯分型面3軸數(shù)控精加工

（1）復(fù)制上面創(chuàng)建的CAVITY_MILL_R，粘貼后工序名稱為CAVITY_MILL_F4。

（2）切削區(qū)域選取分型面，更改刀具為D6R1。切削層范圍為用戶定義，切削層選擇僅在范圍底部。方法為MILL_FINISH，切削模式為跟隨周邊，步距為殘余高度，最大殘余高度為0.005mm，切削參數(shù)部件側(cè)面、底面余量為0mm，其它參數(shù)不變，刀軌設(shè)置中進給率和速度，主軸速度為1,500轉(zhuǎn)/min，進給率為800mm/min。型芯分型面3軸數(shù)控精加工刀軌如圖7所示，型芯數(shù)控精加工仿真如圖8所示。

圖7 型芯分型面3軸數(shù)控精加工刀軌

圖8 型芯數(shù)控精加工仿真

型芯數(shù)控精加工工序?qū)Ш狡魅鐖D9所示，后處理后，生成的NC代碼如圖10所示。

圖9 型芯數(shù)控精加工工序?qū)Ш狡?/p>

圖10 生成的NC代碼

6 結(jié)語

UG軟件CAM模塊數(shù)控加工功能十分強大，數(shù)控多軸加工零件時采用自動編程可大大提高編程效率。