基于Master CAM车铣复合加工工艺规程设计

2014-09-12王丽洁吴东

机械制造与自动化 2014年4期

王丽洁，吴东

(1.西安理工大学高等技术学院，陕西西安710082；2.西安航空发动机(集团)有限公司，陕西西安710021)

0 引言

随着数控加工向高速化、高精度化、高智能化、高柔性化、高一体化等方向的发展，出现了车铣复合加工这种新兴、高效的数控加工工艺。它以配有高性能数控系统的车铣中心为加工设备，整合了数控车床与加工中心的功能，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。车铣复合加工中心从设计概念上解决了零件的多次装夹和基准转换带来的不必要的工序及零件加工精度的走失。这种设计概念解决了以下几个问题:缩减物流长度，减少基准转换，减少工装夹具数量，减少占地面积，缩短新产品试验周期，因此吸引了越来越多的使用者。

如何规划车铣复合加工中心的工艺规程，首先应对不同产品的特点进行了解。本文以力矩器座零件为例，探讨车铣复合加工工艺。

1 力矩器座零件数控加工工艺流程

对于军用产品上用的力矩器座零件来说，它具有复杂的外型，严格的尺寸公差和形状位置公差，用传统的加工工艺方法品质难以保证，目前广泛采用数控加工工艺。力矩器座零件的数控加工工艺流程如图1所示。

图1 数控加工工艺流程

2 力矩器座零件数控加工工艺分析

2.1 零件图的分析

力矩器座是某产品中的一个重要组件，它的品质直接影响着产品主体组件的使用性能。力矩器座有很高的精度要求和尺寸要求，这些都对零件装配能否成功有着重要影响。

对零件图主要进行以下三方面的分析:

1)零件主次表面的区分和主要表面的保证。例如:D13.、D12.、D14.孔属于7级精度，粗糙度 Ra0.8 μm，，需要采用粗车和精车加工才能达到要求。

2)重要的技术条件分析。例如:位置度D0.02关系到孔D13.、D12.、D14.的装配位置，它的精度直接影响到组件的安装使用性能。

3)零件图上表面位置尺寸的标注。力矩器座的长度尺寸都以D12.5孔的上端面为基准，所以在工艺规程的编制中工序长度尺寸尽量与其保持一致。

力矩器座零件的实体造型如图2所示，工序简图如图3所示。

图3 工序简图

2.2 力矩器座零件的数控加工工艺路线

力矩器座零件的工艺路线安排如下:

下料→数控车→钳工→数控车→钳工→车铣复合加工中心→镗工→车铣复合加工中心→钳工→钼切→钳工→镗工→车铣复合加工中心→钳工→检验→入库

根据力矩器座零件加工工艺规程的需要，车铣复合加工工序为6、8、13工序，数控加工工艺卡如表1所示。

表1 车铣复合加工工艺卡

3 力矩器座零件的数控加工

Master CAM是美国CNC Software Inc.公司开发，适用于机械产品设计、制造的运行在PC平台上的3D CAD/CAM交互式图形集成系统。它集二维绘图、三维实体、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一身，对系统环境要求较低，用户无论在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，都能获得最佳效果。

力矩器座零件加工刀具路径主要包括刀具的选择、刀具参数的设定、加工顺序的选择、加工参数(安全高度、下刀方式、补偿方式、补偿量、切削量等)的设定。Master CAM系统对所规划的加工刀具路径及刀具参数设置等产生一个刀具路径文件，即NCI文件，它是一个ASCII文字格式文件，含有生成的NC代码的全部资料，包括一系列刀具路径的坐标值、进给量、主轴转速、冷却液控制指令等，但无法直接应用于CNC机床，必须先通过后处理程序POST转成NC代码后才能被CNC机床所使用。生成的NC代码可通过Master CAM系统的传输功能，传输到数控加工设备的控制器内储存起来。

以加工轴断面为例，其刀具参数设置如图4所示，外形铣削参数设置如图5所示，加工仿真如图6所示。