【讨论】UG五轴功能

大家知道UG的五轴功能很强大,包括加工叶轮.这儿有个练习,希望各位高手发表高见.

UG五轴功能

又要套人，别上当

叶轮的加工从工艺上可分为两部分:
1.流道加工
   就是两相邻叶片间的流道加工,根据叶轮几何结构的特点,轮毂部分经加工后所留下的刀纹应与叶片方向一致.
2.叶片加工
   根本问题是避免过切现象

流道加工
进行CAM编程主要考虑的是刀具轴的矢量方向.

刀具轴的矢量方向

如何控制刀具轴的矢量方向？先谢了!

我认为流道加工才是叶片加工的难点。我确定刀轴矢量的方法是先做精加工，然后由精加工的刀轴来确定流道加工的刀轴矢量。

shangguo wrote:
我认为流道加工才是叶片加工的难点。我确定刀轴矢量的方法是先做精加工，然后由精加工的刀轴来确定流道加工的刀轴矢量。

  
流道加工是叶片加工的难点,但在UG中很容易实现

　　　　　　　　Pro/E软件在国产四坐标加工中心上的应用
　　　　　　　　　作者：钟成明　EMAIL:dq_zcm@163.com
  
摘要：分析四坐标加工中的硬件和软件相结合中出现的问题和解决方法！解决由于四坐标自身缺陷而导致的加工问题！运用Pro/E与国产四坐标配合从加工方案、机床设置、刀具等方面介绍保证其加工精度的方法和措施。  
关键词：软件 四坐标 应用  
1 引言
  
四轴联动加工技术主要应用于加工具有较为复杂曲面的工件，与三轴联动加工相比，四轴联动加工可以加工出更高质量、更复杂的曲面，主要适用于飞机、模具、汽车等行业的特殊加工。目前已经普及到四坐标机床国产化，并且机床价格各方面已显然优胜于进口机床，并且合理运用四坐标机床可以暂时取代高昂的进口五坐标加工中心，这对一个发展中的企业来说是非常关键的。所以，合理运用四坐标加工机床，对我厂有着相当重要的意义！
  
2 Pro/E软件的功能特点
  
随着计算机技术的发展，“图形交互式自动编程”也应运而生。它直接将零件的几何信息转化为数控加工程序。该方法极大地提高了数控编程的效率，并且有精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点，因此该种方法已成为目前国内外先进的CAD/CAM软件所普遍采用的数控编程方法。目前市场上较为成熟的CAD/CAM软件有十几种。如UG、Pro/E、MasterCAM等，这些软件的出现使得以往四、五轴联动加工编程中存在的问题得到了解决。在此我就对Pro/E进行简单的探讨！
  
　　　　　　　　图1 Pro/E软件界面
Pro/Engineer是美国PTC公司于1988年开发的参数化设计三维CAD/CAM的软件包，目前最新版本是Pro/E 2002。广泛地应用于航空工业、电子工业、机械工业、汽车工业、摩托车工业，及家电工业等领域的模具设计与制造，它集CAD/CAM为一体，是当今最好的三维设计和制造软件之一。用户可以通过Pro/E最优秀的CAD模块进行复杂的几何图形造型，然后通过CAM模块编制各种方式的加工路径，再通过后置处理器转换成机床数控系统能识别的NC程序，并能模拟加工检查过切现象和计算加工时间，这样可以省去试切的过程，节约宝贵的时间，降低材料消耗，以便提高工作效率和加工精度。另外，它可以很容易地实现与MaterCAM、AuroCAD等软件进行数据交换，这就大大提高了它的通用性。
  
3 四坐标机床简介
  
我们这次采用的是我厂新到的8台北京机电研究所生产立式加工中心作为实验对象，它的数控系统是FANUC1000i系统。机床坐标系分别是X、Y、Z、A，构成了四坐标机床系统。我们相应利用软件的机床后置处理器编制出能驱动此类机床的后置处理程序。
  
4 特性叶片加工
  
我们以图2所示的变截面斜冠叶片作为加工对象来探讨在Pro/E软件中的加工！从图中可以看出，此叶片的加工难度主要体现在叶身和叶冠处。叶身的型面变化量大，叶冠的斜角达到7.5度。
  
4.1 叶片的CAD造型
  
叶片的CAD造型我们是通过MasterCAM与Pro/E相结合来处理的，具体过程如下：
  
4.1.1 MasterCAM中的型线数据处理
  
MasterCAM软件有较强的型线数据处理能力，我们通过产品型线图把原始型线数据输入到软件中，把每个截面分割为内弧、背弧、出汽边、进汽边四个部分，并转化为曲线（样条）。再通过软件通用接口文件——IGS数据文件传递给Pro/E做下一步处理。
  
4.1.2 叶身型面
  
叶身型面的造型是通过曲面混合方式进行的。首先，把MasterCAM准备好的IGS数据接口文件导入到当前基准零件中。这是，你可以看到在先前的软件中的截面型线，然后通过Pro/E中的曲面混合方式建立封闭的曲面特征。
  
4.1.3 叶根及叶冠
  
叶根及叶冠的造型使用软件中的拉伸功能，首先将叶根及叶观的投影截面形状在草绘中画出来，然后通过给出拉伸长度进行增加材料，即可通过该功能生成叶根及叶冠部分。
  
4.2 加工工艺方案的制定及加工方式的选择
  
根据四坐标的特性及叶片毛坯的情况，我们制定了如下的加工工艺路线并对各工艺步骤选择了合理的加工方式。
  
4.2.1 加工区域的划分
  
为保证加工效率和四坐标的特性，我们对此特性叶片进行了如图3所示的加工区域划分。
  
4.2.2 加工工艺路线的确定
  
由于国产四坐标有其自身不可避免的弱点，比如：刚性差、A轴速度低、四轴联动时功率不足、刀具直径大小影响加工质量等。为此，我们为了把四坐标真运用到生产实际中，必须克服以上困难，合理的定制工艺路线。在认真分析后，我们定制了如表1所示的工艺路线。在上述加工工艺路线的制定中，针对四坐标的特性，我们尽量避免了使用损耗率较高、直径变化大的整体硬质合金刀。为提高加工效率，取消了半精加工工序。并且在加工区域划分上着重考虑了叶冠部分，在叶冠处增加了3#分割面，让IG32刀具尽量加工更多的区域。
  
4.3 加工方式与加工仿真
4.3.1叶身的加工方式
  
叶身的加工采用了轮廓面的加工方式,加工的坐标轴数为5轴，使用螺旋线方式铣削（如图4所示）。这种方式是通过两根切削线来定义和控制加工面的范围。
  
　　　　　　　　图4 叶身加工简图
  
4.3.2叶根平台加工
  
加工叶根平台的方式为轮廓面加工。加工的坐标轴数为4轴。与叶身的加工不同的是，在定义切割线时，要采用叶根平台作为干涉面软件计算出切割线，这样才能保证叶根平台加工成一个平面。其加工简图如图5所示。
  
　　　　　　　　图5 叶根平台加工简图
  
4.3.3 叶冠平台加工
  
加工叶冠平台的方式为轮廓面加工。通过叶冠斜面控制刀具切削方向，加工的坐标轴数为3轴，分为A轴为35度时和A轴为180度时两种情况加工。其加工简图如图6和图7所示。
   
　　　　　　　　图6 叶冠平台加工简图  
  
　　　　　　　　图7 叶冠平台加工简图
  
通过此种加工方式，合理的运用了四坐标加工机床，加工出了斜冠叶片。解决了四坐标加工叶片的关键难点。
  
4.3.4 加工仿真
  
数控加工的质量与效率、很大程度上取决于所编程序的合理性。而有没有一种方法可以预先加工过程，以检查刀具参数设置得当、工装是否干涉、加工过程中刀具与工件是否干涉、是否产生过切现象等，这样在试切前就可以发现、解决部分问题，以节约制造成本，提高准备效率。通过Pro/E软件中的Nccheck、Vericut等加工仿真的功能，我们可以在计算机中清楚的看到刀具运动状况和加工效果。检查刀具是否干涉等等。
4.4工序源代码生成NC程序
  
在定义好每一个工序的加工方案和刀具路线后，就可输出文件后缀名为NCL的数据文件。其格式如下：
  
然后，我们通过Pro/E提供的机床后置处理器生成为相应的机床能识别的NC代码。
  
4.5 四坐标机床的参数设置
  
由于四坐标机床与专用型线加工机床有很大的不同之处，而且由于刀具大小的影响，导致程序对零件的加工精度不能准确的定位，必须由机床各项参数配合使用才能加工出合格的产品。
  
4.5.1刀具长度补偿在型面加工中的运用
  
由于在加工型面时需要很多刀具，最多时可达15只左右，刀具之间的长度误差就通过长度补偿来加以区别。同时，在加工叶根和叶冠时，同一只刀具采用两个不同的补偿值来控制加工误差。这样就可避免由于机床自身误差导致的加工误差。
  
4.5.2 G坐标在型面加工中的运用
  
在加工过程中由于硬质合金刀具在刃磨一次后直径会变小，为了补偿由于刀具磨损带来的加工误差，我们合理的把叶片分为三部分，分别采用不同的坐标系控制相应的加工部位。其中，G55用来控制叶身和粗加工工序、G56控制叶根、G57控制叶冠。这样就有效的控制了整个叶片的加工精度和可调整性。
  
5 结论
  
通过Pro/E与国产四坐标配合运用，目前我们厂的四坐标机床基本解决了直冠动叶片、斜冠动叶片、不带冠动叶片及导叶片的加工，并且加工质量基本接近进口五坐标机床。目前，已编制加工了四十多种级别三万多支叶片。