基于UG NX10茶壶的五轴数控加工

廖晓明,吕辉

（河源职业技术学院,广东 河源 517000）

基于UG NX10茶壶的五轴数控加工

廖晓明,吕辉

（河源职业技术学院,广东 河源 517000）

分析了茶壶五轴联动数控加工的工艺，通过合理设置UG CAM的驱动方法、投影矢量、刀轴控制等参数,以茶壶模型为加工对象给出五轴加工详细加工方案，使用UG NX10对茶壶进行五轴加工刀路轨迹设计，运用定轴和五轴联动等方法生成NC程序,通过VERICUT仿真软件进行仿真加工,验证程序后再通过实际机床进行加工,因此缩短了加工时间,提高了生产效益,保证了产品质量,有较强的借鉴意义。

茶壶;后处理;VERICUT;五轴加工

0 引 言

现代智能制造加工的产品结构复杂，精度要求高，传统的三轴数控铣床很难满足复杂零件加工的工艺要求，且加工工艺结构复杂，加工时间长，精度要求高，难以保证产品的质量。五轴数控加工的优势在于，一次装夹五面加工，刀具避免零线速度加工，保证产品的表面质量，可以使用较短的刀具加工陡峭侧壁，对于直纹面可以利用刀具的侧刃进行加工，提高了加工的效率，文中茶壶就是通过五轴数控机床进行加工。通过对茶壶定轴的开粗，五轴联动加工壶内腔，内腔有倒扣，采用了朝向点刀轴控制，刀具的装刀长度也将受影响，在五轴机床上避免了刀具所受限制，可以改变加工刀轴来避免刀具的伸长量，本例是通过茶壶介绍了五轴数控加工。

1 茶壶零件的工艺分析

如图1所示为茶壶模型图。该产品直径为φ115 mm，材料为硬铝，毛坯外形尺寸为φ120 mm×70 mm,该零件模型有底座、壶嘴和手把，壶口有倒扣，需注意加工策略安排，其深度为35 mm，过程中应选择合理的刀具，根据零件的特点，编排加工工艺路线，安排加工工序为定轴粗加工→定轴局部半精加工→定轴曲面精加工→可变轮廓曲面精加工→壶嘴钻孔加工→五轴刻字加工。

图1 茶壶模型

2 茶壶五轴数控加工刀路编写与现场实际加工

2.1 毛坯件的装夹

首先在毛坯底部铣床上手动钻4个M8的工艺孔,其4个工艺孔用内六角螺母固定在夹具上,夹具用T型螺栓固定在工作台的T型槽上,然后用扳手锁紧固定住，如图2所示。

2.2 加工座标系的确定

采用莱钠克五轴加工系统，其系统带有刀尖跟随功能，刀具与工件接触时，双转工作台摆动，为了保持刀尖与工件始终接触，机床会自动调整XYZ坐

标轴的移动来实现，刀具的刀尖始终与零件接触摆动。为了方便加工对刀，加工座标系设置在工件顶部中心位置。

2.3 零件加工工序内容及刀具创建

茶壶后处理出来的程序通过软件Vericut7.3对NC代码进行仿真模拟，Vericut通过机床配置与实际机床1：1的配置，通过验证NC代码、刀具轨迹仿真、模型比对，可以有效地检查出过切、干涉、碰撞等错误轨迹。该软件还可以优化刀具路径、改进表面质量、延长刀具寿命、提前预知NC程序是否安全可靠，文中加工仿真正是利用了这一特性，实现了NC代码验证加工。

图2 毛坯装夹

图3 茶壶粗加工

图4 茶壶半精加工

2.4 定轴粗加工

型腔铣开粗，刀具选用D16三刃平底刀，切削方式为“跟随部件”，每刀切削深度为1 mm，切削参数设置为“顺铣，深度优先”，留0.3 mm的加工余量。设置进给参数，主轴转速为“7000”，进给速度为“2800”，如图3所示。

选择钻孔加工，刀具选用ZT3钻头，指定壶嘴孔，刀轴“指定矢量”，循环类型为“标准钻，深孔”设置切削深度为45 mm。设置进给参数，主轴转速为“1100”，进给速度为“100”，如图7所示。

文字是通过UG命令［缠绕与展开］选项，在圆锥曲面做缠绕文字，三轴数铣机床在一整圈圆锥面上刻字加工很难完成，采用五轴联动机床加工简单方便，可变轮廓铣加工，刀具选用雕刻刀0.2，驱动方法选择“曲线/点”，刀轴选择“远离直线”。部件余量设置“-0.08”。

2.5 定轴局部半精加工

采用型腔铣半精加工，切削方式为“跟随部件”，刀具选用D6平底刀，每刀切深为0.5 mm，参考刀具选择“D16平底刀”，留0.2 mm余量，如图4所示。

2.6 壶口内腔精加工

固定轮廓铣曲面精加工，刀具选用R3球头铣刀，驱动方法选择“区域铣削”，非陡峭切削模式选择“跟随周边”，步距数为“0.07”，刀路方向“向外”，设置进给参数，主轴转速为“10000”，进给速度为“2500”，如图5所示。

2.7 壶外壁精加工

可变轮廓铣曲面精加工，刀具选用R5球头铣刀，驱动方式选择“曲面”，切削模式选择“螺旋”，步距数为“150”，投影矢量选择“刀轴”，刀轴选择“朝向点”。并输入朝向点坐标为“0，0，5”。 设置进给参数，主轴转速为“10000”，进给速度为“2000”，如图5所示。

图5 可变轮廓铣精加工

图6 固定轮廓铣精加工

2.8 钻孔加工

水景在小尺度空间景观设计应用中还应注意以下指导思想和设计原则：①因地制宜，注重整体布局以及与周边环境相协调；②推陈出新，动静结合，避免单调呆板，体现水景时代亮点，营造特色景观；③重视水景营造的经济性与可行性以及后期维护、治理便捷性；④以人为本，重视公众参与性及安全性.

2.9 刻字

3.1 微波消融术后细胞与组织的病理变化 微波在生物组织中传播并导致组织与细胞内部生热是微波消融治疗肿瘤的基本机制。迅速而剧烈的升温致细胞快速失活，发生不可逆损伤，继发坏死过程。在坏死的早期阶段如微波消融术后即刻，细胞呈凝固性失活状态，坏死尚未开始，此时细胞形态可无改变；细胞死亡数小时至 10 h 后逐渐出现核固缩、核碎裂、核溶解、细胞质嗜酸性及间质崩解等坏死的形态学改变。研究发现，活体猪肝脏在微波消融后 2～5 d，出现大片细胞坏死，坏死周围组织充血、水肿，炎症细胞浸润逐渐增多；7～10 d 坏

3 加工仿真

刀具的创建、刀具的选用应从机床、材料的特性、零件产品的复杂结构、加工成本等考虑，在导航工具条“机床视图”按钮，分别创建刀具D16平底铣刀，D6平底铣刀，R5、R3球头铣刀，钻头3，雕刻刀0.2。

2.1 临床表现 5例患者中，男性2例，女性3例；年龄45～61岁，平均(53±8)岁。5例患者均因ILD起病，发展为ARDS的病程为3周～7年。其中，4例(80%)患者ILD首诊时明确了DM/PM诊断，1例ILD诊断后96个月明确DM诊断。5例患者肺部表现均为咳嗽咳痰、呼吸困难、肺部湿性罗音；肺外表现为发热3例，关节肌肉痛3例，典型性皮疹4例(双手多关节斑疹、丘疹，手指鳞屑样粗糙脱皮，眶周对称性水肿紫红色皮疹，甲周皱襞，前胸V型及肩部红色皮疹)。5例患者均无明显的肌无力表现。

“宇宇才9个月大，那天他要喝水，我也疏忽大意了，倒完开水随手就将热水瓶放在脚边，宇宇就这样扑上了热水瓶，结果他的整个大腿全烫伤了。已经住院半个月了，还需要继续治疗，估计还需要一个星期。”

4 结 语

五轴联动加工技术广泛应用于复杂结构曲面加工,针对茶壶的特点，对茶壶零件进行了合理的加工工序编排，采用了带RTCP刀尖跟随功能莱钠克系统的五轴联动机床，制定了合理的加工路线，选择锁零件工艺孔装夹，保证了零件在安全距离加工，防止刀头与转台的碰撞干涉，保证了产品的质量，提高了生产效率。该茶壶模型加工充分地展示了五轴机床加工的优点。通过模拟VERICUT仿真软件，有效地模拟了刀具路径轨迹，为后续在五轴机床上的实际加工优化了切削参数与走刀路径，有效地提高了生产率和保证零件的加工质量。

图7 钻孔加工

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Five-axis NC Machining Based on UGNX10 Teapot

LIAO Xiaoming,LYU Hui
(Heyuan Polytechnic,Heyuan 517000,China)

This paper analyzes the technology of five-axis CNC machining of teapot.UG CAM parameters are reasonably set,including drive method,projection vector and tool axis control.The processing scheme of the five-axis machining is given.UG NX10 is used to design the five-axis tool path of the teapot.Fixed axis and five-axis linkage and other methods are used to generate NC program.VERICUT simulation software is used to simulate the processing.After the program is verified,it is processed by the actual machine tool.So the processing time is shortened,the production efficiency is improved,the product quality is guaranteed.

teapot;post-processing;VERICUT;five-axis machining

TH 164

A

1002－2333（2018）01－0133－03

（编辑明 涛）

廖晓明（1982—），男，工程硕士，讲师，主要从事机械设计、材料成型及职业教育等研究工作。

2017-02-10