基于UG奖杯零件的数控车铣复合加工

2019-07-04陈玉文

模具制造 2019年5期

陈玉文

常州机电职业技术学院（江苏常州 213164)

1 引言

奖杯零件的三维模型如图1所示。该零件的尺寸为ϕ74.56×175mm，毛坯为合金铝棒料，棒料尺寸为ϕ80×180mm。奖杯零件由圆球、圆柱、圆锥、诸多曲面构成，球和圆柱体部分车削精加工到图样尺寸，中间曲面部分（含圆锥部分）车削时留足够余量，再用动力头通过4轴联动铣削加工完成。具体分为球右端面车削粗加工、奖杯外轮廓车削粗加工、球面车削精加工、左端圆柱体车削精加工、中间曲面部分铣削半精加工、中间曲面部分铣削精加工。

图1 奖杯零件的三维模型

2 球、轮廓、圆柱体数控车削加工

2.1 初始化加工环境

（1）创建加工坐标系MCS_SPINDLE，机床坐标系指定MCS坐标为（0，0，0），车床工作平面为ZM-XM。

（2）创建工件几何体WORKPIECE，指定部件边界，创建毛坯几何，毛坯为已拉伸体（ϕ80×180mm，采用拉伸命令得到）。

（3）创建车削工件TURNING_WORKPIECE，指定毛坯边界，类型为棒料，安装位置为远离主轴箱，指定点为加工坐标系，长度为180mm，直径为ϕ80mm。

（4）创建避让几何体AVOIDANCE，名称为AVOIDANCE，出发点指定点坐标（100，60，0），运动点到起点为轴向-径向，点坐标为（5，45，0），运动到回零点为径向-轴向，点选项为与起点相同。

（5）创建刀具：①外圆粗加工车刀，类型为turning，刀具子类型为OD_55_L，名称为OD_55_L，刀尖半径为R0.8mm，刀具号为1，使用刀具夹持器；②外圆精加工车刀，类型为turning，刀具子类型为OD_35_L，名称为OD_35_L，刀尖半径为R0.4mm，刀具号为2，使用刀具夹持器。

（6）创建程序，类型为turning，位置程序为NC_PROGRAM，名称为PROGRAM_T。

2.2 球右端面车削粗加工

（1）创建工序，类型为turning，工序子类型为ROUGH_TURN_OD，程序为 PROGRAM_T，刀具为OD_55_L，几何体为AVOIDANCE，方法为LATHE_ROUGH，工序名称为ROUGH_TURN_OD。轴向修剪平面1指定点为（0，0，0）。

（2）切削深度为恒定，深度为1mm，变换模式为省略。切削参数余量，面为0.1mm，径向为1.5mm。进给率和速度中主轴速度为1,000转/min，进给率为300mm/min。球右端面车削粗加工的刀具路径如图2所示。

图2 球右端面车削粗加工的刀具路径

2.3 奖杯外轮廓车削粗加工

（1）创建工序，类型为turning，工序子类型为ROUGH_TURN_OD，程序为 PROGRAM_T，刀具为OD_55_L，几何体为 AVOIDANCE，方法为LATHE_ROUGH，工序名称为ROUGH_TURN_OD_1。轴向修剪平面1指定点为（-176，0，0）。

（2）切削深度为恒定，深度为1mm。切削参数余量，面为0.1mm，径向为1.5mm。进给率和速度中主轴速度为1,000转/min，进给率为300mm/min。奖杯外轮廓车削粗加工的刀具路径如图3所示。

2.4 球面车削精加工

（1）创建工序，类型为turning，工序子类型为FINISH_TURN_OD，程序为 PROGRAM_T，刀具为OD_35_L，几何体为 AVOIDANCE，方法为LATHE_FINISH，工序名称为FINISH_TURN_OD。轴向修剪平面1指定点为（-48，0，0）。

（2）进给率和速度中主轴速度为1,200转/min，进给率为150mm/min。球面车削精加工的刀具路径如图4所示。

图3 奖杯外轮廓车削粗加工的刀具路径

图4 球面车削精加工的刀具路径

2.5 左端圆柱面车削精加工

（1）创建工序，类型为turning，工序子类型为FINISH_TURN_OD，程序为 PROGRAM_T，刀具为OD_35_L，几何体为AVOIDANCE，方法为LATHE_FINISH，工序名称为FINISH_TURN_OD_1。轴向修剪平面1指定点为（-153.5，0，0），轴向修剪平面2指定点为（-178，0，0），勾选省略变换区。

（2）进给率和速度中主轴速度为1,200转/min，进给率为150mm/min。左端圆柱面车削精加工刀具路径如图5所示。

图5 圆柱面车削精加工的刀具路径

3 中间曲面部分数控4轴铣削加工

3.1 初始化加工环境

（1）创建几何体，类型为mill_multi-axis，几何体子类型为MCS，几何体为GEOMETRY，名称为MCS，机床坐标系指定MCS坐标为坐标系原点，旋转坐标系，使之与机床动力头坐标系一致。安全设置选项为包容圆柱体。

（2）设置工件几何体WORKPIECE_1，指定部件选择已修剪的实体（零件的中间曲面部分，采用基准平面、修剪体命令得到），指定毛坯几何体，选择部件的偏置，偏置为1.5mm。

（3）创建刀具:①球头铣刀，类型为mill_multiaxis，刀具子类型为MILL，名称为MILLR3，直径为ϕ6mm，下半径为R3mm，刀具号为3；②球头铣刀，类型为 mill_multi-axis，刀具子类型为MILL，名称为MILLR1.5，直径为ϕ3mm，下半径为R1.5mm，刀具号为4。

（4）创建程序，类型为mill_multi-axis，位置程序为NC_PROGRAM，名称为PROGRAM_M。

3.2 中间曲面部分铣削半精加工

（1）创建工序，类型为mill_multi-axis，工序子类型为VARIABLE_CONTOUR，程序为PROGRAM_M，刀具为MILLR3，几何体为WORKPIECE_1，方法为METHOD，工序名称为VARIABLE_CONTOUR。驱动方法为曲面，指定驱动几何体为已拉伸的曲面（ϕ80×106.65mm片体，用拉伸命令得到）。指定切削方向，切削模式为螺旋，步距为残余高度，最大残余高度为0.1mm，刀轴为轴为远离直线，指定矢量选择圆柱底面，切削参数部件余量为0.1mm，非切削移动转移/快速安全设置选项为包容圆柱体。

（2）进给率和速度中主轴速度为3,500转/min，进给率为1,000mm/min。中间曲面部分铣削半精加工的刀具路径如图6所示。

图6 曲面部分铣削半精加工的刀具路径

3.3 中间曲面部分铣削精加工

VARIABLE_CONTOUR复制，粘贴，工序名称为VARIABLE_CONTOUR_1，驱动设置最大残余高度为0.05mm，刀具选取MILLR1.5，切削参数余量部件余量为0，主轴速度为4,000转/min。中间曲面部分铣削精加工的刀具路径如图7所示。采用自定义的后处理文件即可生成了相应数控系统的数控代码。