五坐標高速銑削加工與編程的關(guān)鍵技術(shù)(二)
發(fā)布日期:2011-11-25 蘭生客服中心 瀏覽:3462
2.整體葉輪加工數(shù)控編程
在進行五坐標加工編程時,加工策略劃分對于產(chǎn)品質(zhì)量是很重要的,尤其是復(fù)雜產(chǎn)品的數(shù)控編程時,要求更高。整體葉輪進行五坐標高速銑削加工,其粗精加工銑削方式和刀具軌跡策略、粗精加工工序余量的合理安排、切削工藝參數(shù)加工步距、加工深度、主軸轉(zhuǎn)速、機床進給等的選擇對于提高產(chǎn)品的加工效率和質(zhì)量是至關(guān)重要的。五坐標切削工藝參數(shù)的在經(jīng)驗基礎(chǔ)上,針對不同的加工產(chǎn)品對象,對不同材料、刀柄刀具、切削方式可通過正交試驗等方法進行科學試驗、歸納總結(jié)選用。
整體葉輪在FIDIA KR215五坐標高速銑削中心上,分別按照三軸銑削粗加工排量、五軸流道排量、五軸葉片精銑削、五軸流道精加工銑削的加工順序?qū)υ摦a(chǎn)品進行切削及其產(chǎn)品加工實例。
四、五坐標高速銑削后處理程序開發(fā)
1.五軸機床旋轉(zhuǎn)刀具中心編程RTCP(Rotation Tool Centre Point)
五坐標機床及其加工編程,常用RTCP功能對機床的運動精度和數(shù)控編程進行簡化,下面對RTCP( Rotation Tool Centre Point 旋轉(zhuǎn)刀具中心)編程進行簡要說明。
非RTCP模式編程:為了編程五坐標的曲面加工,必須知道刀具中心與旋轉(zhuǎn)主軸頭中心的距離:這個距離我們稱為轉(zhuǎn)軸中心(pivot)。根據(jù)轉(zhuǎn)軸中心和坐標轉(zhuǎn)動值計算出X、Y、Z 的直線補償,以保證刀具中心處于所期望的位置。運行一個這樣得出的程序必須要求機床的轉(zhuǎn)軸中心長度正好等于在書寫程序時所考慮的數(shù)值。任何修改都要求重新書寫程序。對于FIDIA C20數(shù)控系統(tǒng)G96 激活RTCP,G97 禁止RTCP
RTCP模式編程:選件RTCP 的運行原理是當存在此選項時,控制系統(tǒng)會保持刀具中心始終在被編程的XYZ位置上。為了保持住這個位置,轉(zhuǎn)動坐標的每一個運動都會被XYZ 坐標的一個直線位移所補償。因此,對于其它傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)而言,一個或多個轉(zhuǎn)動坐標的運動會引起刀具中心的位移;而對于FIDIA 數(shù)控系統(tǒng)(當RTCP 選件起作用時),是坐標旋轉(zhuǎn)中心的位移,保持刀具中心始終處于同一個位置上。在這種情況下,可以直接編程刀具中心的軌跡,而不需考慮轉(zhuǎn)軸中心,這個轉(zhuǎn)軸中心是獨立于編程的,是在執(zhí)行程序前由顯示終端輸入的,與程序無關(guān)。通過計算機編程或通過PLP 選件被記錄的三坐標程序,可以通過RTCP 邏輯,以五坐標方式被執(zhí)行。對于這種特殊的應(yīng)用方法,必須要求使用球形刀具。這些轉(zhuǎn)動坐標的運動,可以通過JOG 方式或通過手輪來完成,所以在某些加工條件下,允許所使用的刀具,其長度值小于用于三坐標加工的刀具。
2.基于UGNX平臺后處理程序的開發(fā)
后置處理最重要的是將CAM軟件生成的刀位軌跡轉(zhuǎn)化為適合數(shù)控系統(tǒng)加工的NC程序,通過讀取刀位文件,根據(jù)機床運動結(jié)構(gòu)及控制指令格式,進行坐標運動變換和指令格式轉(zhuǎn)換。通用后置處理程序是在標準的刀位軌跡以及通用的CNC系統(tǒng)的運動配置及控制指令的基礎(chǔ)上進行處理。它包含機床坐標運動變換、非線性運動誤差校驗、進給速度校驗、數(shù)控程序格式變換及數(shù)控程序輸出等方面的內(nèi)容。只有采用正確的后置處理系統(tǒng)才能將刀位軌跡輸出為相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)機床能正確進行加工的數(shù)控程序,因此編制正確的后置處理系統(tǒng)模板是數(shù)控編程與加工的前提條件之一。后處理的主要內(nèi)容包括三個方面的內(nèi)容:
①數(shù)控系統(tǒng)控制指令的輸出:主要包括機床種類及機床配置、機床的定位、插補、主軸、進給、暫停、冷卻、刀具補償、固定循環(huán)、程序頭尾輸出等方面的控制。
②格式轉(zhuǎn)換:數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換與圓整、字符串處理等:主要針對數(shù)控系統(tǒng)的輸出格式如單位、輸出地址字符等方面的控制。
③算法處理:主要針對多坐標加工時的坐標變換、跨象限處理、進給速度控制。
五軸數(shù)控機床的配置形式多樣,典型配置有繞X軸和Y軸旋轉(zhuǎn)的兩個擺動工作臺,其二為主軸繞X軸或Y軸擺動,另外的工作臺則相應(yīng)繞Y軸或X軸擺動來構(gòu)造空間的五軸聯(lián)動加工。對于主軸不擺動的五軸數(shù)控機床,其擺動軸存在主次依賴關(guān)系,即主擺動軸(Primary Table)的運動影響次擺動軸(Secondary Table)的空間位置,而次擺動軸的運動則不影響主擺動軸的空間位置狀態(tài)。
FIDIA KR214為帶旋轉(zhuǎn)工作臺的六軸五聯(lián)動高速銑削加工中心,其中C軸為主動軸、A軸為從動依附軸、旋轉(zhuǎn)工作臺為W軸;由于現(xiàn)有的CAM軟件大多不支持六軸聯(lián)動的數(shù)控程序后處理,且實際加工中,一般的五軸聯(lián)動足夠滿足生成的需要。針對該機床加工的特性,根據(jù)需要可編制三個線性軸X、Y、Z、A、C五個軸聯(lián)動后處理程序以及包括三個線性軸及A/W的五軸后處理程序。這兩種后處理程序方案即可滿足工程需求,修改適合KR214(或K211)數(shù)控機床的后處理程序。
五、基于Vericut五坐標高速銑削機床運動模擬
由于五坐標高速銑削加工時,刀具軌跡比較復(fù)雜,且加工過程中刀具軸矢量變化控制頻繁,尤其是在進行高速切削時,刀具運動速度非?欤虼嗽谶M行實際產(chǎn)品加工前,進行數(shù)控程序的校對審核是非常必要的。由于五坐標聯(lián)動高速切削其程序量大,許多程序采用手工的方法或者在CAM軟件里進行模擬是難以有效的檢查數(shù)控程序和機床的實際輸出是否存在問題。采用Vericut軟可以很好的節(jié)省校對時間,進行真實的模擬加工,Vericut軟件非常真實的模擬機床加工過程中的干涉、過切、進退刀等狀況,尤其能很好的模擬五軸加工及其RTCP功能。Vericut提供了許多功能,其中有對毛坯尺寸、位置和方位的完全圖形顯示,可模擬2~5軸聯(lián)動的銑削和鉆削加工.
UGII/Vericut 切削仿真模塊是集成在UGII軟件中的第三方模塊,它采用人機交互方式模擬、檢驗和顯示NC加工程序,是一種方便的驗證數(shù)控程序的方法。由于省去了試切樣件,可節(jié)省機床調(diào)試時間,減少刀具磨損和機床清理工作。通過定義被切零件的毛坯形狀,調(diào)用NC刀位文件數(shù)據(jù),就可檢驗由NC生成的刀具路徑的正確性。UGII/Vericut可以顯示出加工后并著色的零件模型,用戶可以容易的檢查出不正確的加工情況。作為檢驗的另一部分,該模塊還能計算出加工后零件的體積和毛坯的切除量。UGII中的數(shù)字模型可直接傳輸?shù)絍ericut軟件中,進行模擬,包括毛坯、產(chǎn)品、數(shù)控刀具軌跡與刀具等數(shù)字信息。圖9為UGNX環(huán)境下提供的Vericut接口界面,進行某整體葉輪機床加工時在Vericut軟件中的模擬情況,為保證該產(chǎn)品的質(zhì)量提供了較好的檢測過程。
六、小結(jié)
本文從高速銑削加工中心的刀柄系統(tǒng)、五坐標高速銑削的刀具軌跡設(shè)計、數(shù)控編程后處理程序開發(fā)、高速銑削切削工藝參數(shù)的合理選擇、五坐標高速銑削機床加工運動模擬等方面的關(guān)鍵技術(shù)及其應(yīng)用進行了簡單介紹,希望對讀者有所借鑒作用。
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