基于UG/NX的非球面鏡片五軸數(shù)控編程技術(shù)
發(fā)布日期:2012-10-25 蘭生客服中心 瀏覽:5904
針對(duì)非球面鏡片曲面的特性,制定鏡片加工工藝,基于UGNX3.0規(guī)劃了底模和鏡片的加工軌跡。其中使用型腔銑規(guī)劃了木底模的粗加工軌跡,固定輪廓銑規(guī)劃木底模精加工軌跡,Swarf方式規(guī)劃鏡片的粗、精加工軌跡。
一、鏡片加工五坐標(biāo)數(shù)控加工中心
一般說(shuō)來(lái),五坐標(biāo)數(shù)控加工中心由三個(gè)平動(dòng)軸和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸構(gòu)成。根據(jù)運(yùn)動(dòng)軸配置的不同,五坐標(biāo)數(shù)控加工中心可分為三種基本類型:
1)刀具雙擺動(dòng)即兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸都作用于刀具上。
2)工作臺(tái)雙回轉(zhuǎn)即兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸都作用于工件上。
3)刀具和工作臺(tái)分別回轉(zhuǎn)即兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸分別作用在刀具和工作臺(tái)上。
為了保證加工的剛度,本文選用工作臺(tái)雙回轉(zhuǎn)類型的五坐標(biāo)加工中心,即有X、Y、Z三個(gè)平動(dòng)軸和A、C兩個(gè)作用在工作臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)軸。
鏡片的生產(chǎn)批量一般比較大,因此加工效率尤為重要,自動(dòng)換刀功能必不可少。根據(jù)加工中使用刀具的數(shù)量,建議換刀位不少于5個(gè)。
二、鏡片加工裝夾
目前鏡片加工的裝夾方式主要有兩種:1)機(jī)夾式;2)空吸式。機(jī)夾式夾緊較為牢固,但是易存在裝夾變形的缺陷。空吸式夾緊相對(duì)比較平穩(wěn),只要空吸力足夠,可以很好的完成夾緊任務(wù)。為使得裝夾更為穩(wěn)固,也可同時(shí)采用兩種裝夾。
三、底模數(shù)控加工軌跡規(guī)劃
底模的包括木模和橡膠模兩部分。
1、木模加工軌跡規(guī)劃
由木模的形狀可知,其加工軌跡可以用三軸方式來(lái)規(guī)劃。木模毛坯為木漿膠合而成,質(zhì)地較為柔軟,因此加工進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速可以較高,可分別設(shè)為1000mm/min和20000r/min。
一般說(shuō)來(lái),粗加工加工策略為型腔銑(CAVITY_MILL),采用往復(fù)式加工來(lái)提高加工效率,加工的逐層漸進(jìn)高度為1mm,生成的加工軌跡。
精加工策略為固定軸輪廓銑(FIXED_CONTOUR),選定上表面為驅(qū)動(dòng)幾何(DriveGeometry),一般設(shè)定殘余高度為0.02mm。
經(jīng)過(guò)軌跡轉(zhuǎn)換為NC代碼后,對(duì)木模進(jìn)行實(shí)加工。
2、橡膠模加工軌跡規(guī)劃
由于橡膠模是與鏡片毛坯直接接觸的材料,因此橡膠模上表面必須與鏡片毛坯地面良好的貼合,這樣才能保證足夠的夾緊力,使得鏡片加工過(guò)程穩(wěn)定。橡膠模的加工工藝為:先將橡膠模粘合在加工好的木模表面上,加工出需要的橡膠模內(nèi)外輪廓,然后將橡膠模上表面按照鏡片毛坯底面的形狀光順一次(殘余高度一般為0.01mm),確保鏡片毛坯和橡膠模緊密貼合。
橡膠模粘合到木模上后,變形成為一個(gè)非球面,因此內(nèi)外圈的加工軌跡不能用三軸方式規(guī)劃,必須采用五軸加工方式規(guī)劃加工軌跡。橡膠模的內(nèi)外圈側(cè)面都是直紋面,理論上可一次加工成型。
考慮到橡膠材料的特性,一次成型容易造成內(nèi)外圈材料撕扯,會(huì)導(dǎo)致加工鏡片時(shí)夾緊不夠,本文采用三次加工完成外圈的加工。因此還是分為若干次走刀加工成型。UGNX3.0中提供了大量的多軸加工軌跡規(guī)劃方法,其中Swarf方式主要用于直紋面的軌跡規(guī)劃。
橡膠模內(nèi)外圈加工后還需要使用固定軸輪廓銑對(duì)其表面進(jìn)行光順,這樣才能使得鏡片加工時(shí)鏡片和橡膠模之間的空隙較小、夾緊足夠穩(wěn)定。
經(jīng)過(guò)軌跡轉(zhuǎn)換為NC代碼后,對(duì)橡膠模進(jìn)行實(shí)加工。
四、鏡片加工軌跡規(guī)劃
UGNX3.0的五軸數(shù)控編程功能非常強(qiáng)大,常用的驅(qū)動(dòng)方法為曲線/點(diǎn)驅(qū)動(dòng)方法(Curves/Point)、邊界驅(qū)動(dòng)方法(Boundary)、螺旋線驅(qū)動(dòng)方法(Spiral)、區(qū)域銑驅(qū)動(dòng)方法(Fixed_Contour)、曲面區(qū)域驅(qū)動(dòng)方法(SurfaceArea)、刀具軌跡驅(qū)動(dòng)方法(ToolPath)等。常用的刀軸控制方式有NormaltoPart(垂直于零件面)、RelativetoPart(相對(duì)于驅(qū)動(dòng)面)、Interpolate、NormaltoDrive、SwarfDrive、RelativetoDrive等。其中比較適用于鏡片加工的驅(qū)動(dòng)方法為曲面區(qū)域驅(qū)動(dòng)方法(SurfaceArea),刀軸控制方式為SwarfDrive。
根據(jù)鏡片的加工工藝,其加工軌跡的規(guī)劃主要分為兩個(gè)步驟:
1、鏡片粗加工軌跡規(guī)劃
鏡片開(kāi)粗工序應(yīng)去掉多余的鏡片毛坯材料,為精加工的修圓工序做好準(zhǔn)備,使用刀具為平底立銑刀。鏡片毛坯材料為玻璃或者其他高聚物材料,性質(zhì)較為硬脆,且為了便于毛坯廢料盡早脫落,因此盡量一刀切制成型。
開(kāi)粗的加工軌跡規(guī)劃方法為Swarf,加工驅(qū)動(dòng)幾何選擇鏡片側(cè)面。考慮到鏡片毛坯材料的性質(zhì),需要合理設(shè)置加工方向和進(jìn)退刀。開(kāi)粗需要留一定加工余量,由修圓工序完成。
2、修圓加工軌跡規(guī)劃
修圓加工工序?qū)㈢R片邊緣修圓,使得鏡片的邊緣光滑,便于成品安裝到目標(biāo)鏡架中。一般使用刀具為R修圓刀。由于鏡片材料受熱時(shí)容易形成切削毛刺,因此在修圓加工中需一直用高壓氣體吹冷減少加工后的變形,并且不斷去除切削廢料。
修圓加工軌跡規(guī)劃的方法與開(kāi)粗類似。需要注意的是應(yīng)該針對(duì)鏡片側(cè)面的中心線來(lái)規(guī)劃加工軌跡,這樣才能使得修圓后的鏡片側(cè)面光滑一致,達(dá)到工藝要求。
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