【正文】 創(chuàng)建幾何體 4) 創(chuàng)建刀具 5) 創(chuàng)建加工方法 6) 創(chuàng)建工序 7) 生成刀路軌跡 及仿真 進入 UG 加工模塊 要創(chuàng)建 UG 仿真加工程序首先要有零件模型，所以我們先打開之前做的錐形擺線齒輪模型，然后點擊開始里的“加工”命令啟動加工模塊，進入加工環(huán)境。點擊確認(rèn)。 選擇下拉菜單“插入”里的“幾何體”命令，系統(tǒng)彈出圖 410 所示的“創(chuàng)建幾何體”對話框。所不同的是，它通常位于“ MCS_MIL”父級組下，只關(guān)聯(lián)“ MCS_MILL”中指定的坐標(biāo)系、安全平面、下限平面和避讓等 （切削區(qū)域幾何體 MILL_AREA）：使用此選項可以定義部件、檢查、切削區(qū)域、壁和修剪等幾何體。 （文字加工幾何體）：使用此選項可以進行 planar_text 和contour_text 操作文本的雕刻。 在彈出的“創(chuàng)建幾何體”對話框中選擇子類型為 MCS，幾何位置為GEOMETRY，名稱設(shè)為 MCS。 安全平面的設(shè)置，可以避免在創(chuàng)建每一操作時設(shè)置避讓參數(shù)。 2）創(chuàng)建幾何體 設(shè)置完機床坐標(biāo)系就可以創(chuàng)建幾何體了。點擊 指定毛坯，在彈出來的毛坯幾何體對話框中，選擇之前幾何體方式，幾何體選擇之前繪制的毛坯。點擊確定， 根據(jù)刀具的尺寸創(chuàng)建刀具。加工方法可以設(shè)置對加工余量、切削步距、幾何體的內(nèi)外公差和進給速度，從而控制加工殘留余量。 圖 4 12 創(chuàng)建方法對話框 創(chuàng)建工序 在 UG NX 加工中，不同的加工機床和加工方法所對應(yīng)的 NC序列設(shè)置項目將有所不同，每種加工程序設(shè)置項目所產(chǎn)生的加工刀具路徑參數(shù)形態(tài)及適用狀態(tài)也有所不同。工序 50和工序 60為齒輪輪廓的粗 精加工，選擇 CAVITY_MILL（型腔銑）的加工方法進行粗加工，選擇 ZLEVEL_PROFILE（等高輪廓銑）的方法進行精加工。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 31 點擊菜單欄中的 按鈕，彈出 “刀軌可視化“對話框，選擇 3D動態(tài)，然后點擊 按鈕就可以直觀的觀察刀具路徑。這里首先對下凹槽面進行了加工，加工完畢后需要替換工件面，重新裝夾工件進行上凹槽面的加工，方法與之前一致。精加工需要更換刀具，然后同樣使用逐層銑削從中心孔開始對工件進行銑孔加工，直至精加工完成。 刀具逆時針跟隨擺線齒輪的輪廓快速移動，加上刀具自身快速轉(zhuǎn)動，可快速切除材料。至此，本次錐形擺線齒輪的仿真加工結(jié)束。后處理的一般操作步驟如下： 單擊菜單欄中的“后處理“按鈕 ， 在“后處理”對話框的后處理器區(qū)域中選擇 MILL_3_AXIS 選項，設(shè)置好文件輸出位置后點擊確定，系統(tǒng)自動生成后處理文件。根據(jù)數(shù)控加工的基礎(chǔ)，設(shè)定好各項參數(shù)，使用 UG 的數(shù)控加工功能將擺線齒輪加工出來，并通過后處理把刀軌文件和 CLSF 點位源文件生成為機床能接收和識別的代碼文件。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 35 參考文獻(xiàn) [1]宮霞霞 , 孫付春 , 李鳳芹 . 基于 UG/Open API 的擺線齒輪的參數(shù)化設(shè)計 [J]. 現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備 , 20xx, 1: [2] 陳兵奎 ,王淑妍 ,李朝陽 .雙圓盤擺 線輪行星傳動裝置 [P].中國 , , 20xx/12/23. 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[10] 張海峰。夾具設(shè)計方面，同樣由于沒有太多設(shè)計經(jīng)驗，設(shè)計時主要考慮了夾具能否夾緊工件，從而忽略了夾具體零件實際生產(chǎn)加工中的可行性問題，如夾具體零件中有些地方難以加工等。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 34 結(jié)論 本 文通過對普通擺線齒輪的研究完成了錐形擺線齒輪的形成和理論輪廓線方程式的推導(dǎo)，接著對錐形擺線齒輪進行了參數(shù)化設(shè)計得出 所需參數(shù)及方程式。在操作導(dǎo)航器中選中一個操作或者一個程序組后，用戶可以利用由處理器提供的后處理器系統(tǒng)，來制定具體的機床定義文件和事件處理文檔，之后可用 NX/Post華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 33 進行后置處理，將刀具路徑生成合適的機床 數(shù)控編碼 。 圖 4 16 齒輪輪廓精加工 最后一步就是錐形擺線齒輪的齒廓精加工，由于擺線齒輪的精度要求較高，而且本次加工的又是錐形擺線齒輪，所以需要先更換錐形刀具。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 32 圖 4 15 輪廓粗加工 齒輪輪廓加工需要更換工件夾具以及刀具，重新裝夾后進行齒輪輪廓加工。銑孔先對中心孔進行粗銑削加工，加工完后再分別對其他孔進行逐層銑削粗加工。 下面是本次加工部分仿真過程圖。 生成刀路軌跡 及仿真 前面所做的工作，都是為了生成合理的刀路軌跡，現(xiàn)在我們進行生成刀具軌跡 的操作。 選擇下拉菜單“插入”里的“工序”命令，系統(tǒng)彈 “創(chuàng)建方法”對話框，按照前面所指定的工序，創(chuàng)建加工方法，設(shè)定切削參數(shù)。 按圖 412所示操作，選擇方法子類型為 MOLD_FINISH_HSM，下面的位置方法為 MILL_SEMIFINISH，名稱為 FINISH，點擊確認(rèn)，系統(tǒng)彈出切削 對話框，輸入部件余量 和公差 后點擊確認(rèn)完成精加工方法的創(chuàng)建。由于具體刀具長度得根據(jù)刀具廠商的設(shè)定來選擇，這里我們采用 UG 默認(rèn)參數(shù)來設(shè)置刀具長度。 接 選擇下拉菜單“插入”里的“刀具“命令， 系統(tǒng)彈出圖 411 所示的“創(chuàng)建刀具 ”對話框。 點擊確認(rèn)彈出 “ 工件 ” 對話框 。 在安全設(shè)置選項下拉列表中選擇“平面”選項。在機床坐標(biāo)系中點擊 CSYS 對話框， 點擊操控器，在“點”對話框的“ ZC”文本框中輸入值 0，單擊確定，完成機床坐標(biāo)系的創(chuàng)建。 創(chuàng)建幾何體分兩個步驟，先創(chuàng)建機床坐標(biāo)系，然后再創(chuàng)建幾何體。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 28 （邊界幾何體 MILL_BND）：使用此選項可以指定部件邊界、毛坯邊界、檢查邊界、 修剪邊界和底平面幾何體。 （機床坐標(biāo)系 MCS）：使用此選項可以建立 MCS（機床坐標(biāo)系）和 RCS（參考坐標(biāo)系）、設(shè)置安全距離和下限平面以及避讓參數(shù) 等。幾何體可以在創(chuàng)建操作之前定義，也可以在創(chuàng)建操作過程中分別指定。 創(chuàng)建程序 程序主要用來排列加工工序的次序，并且方便對其進行管理。 UG數(shù)控加工操作 通過上述分析完數(shù)控加工工藝，制定合理的加工工藝，選擇合理的切削參數(shù)后，便可進行數(shù)控加工。 如圖 48為等高輪廓銑刀路 圖 4 8 等高輪廓銑刀具路徑 通過與型腔銑的刀路對比可發(fā)現(xiàn)，等高輪廓銑的刀路更為簡潔，而型腔銑還多了進退刀，效率不如等高輪廓銑。這種方法切除材料 比型腔銑快了很多，非常適合用于開粗。 對于難加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具懸伸長度較大的加工，插銑法的加工效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 常規(guī)的端面銑削法。 如圖 46為 型腔銑 刀具路徑圖。齒廓的加工主要用輪廓銑削進行加工，但輪廓銑削中又包含多種子類型。 表 43是切削速度 v的選擇表。其計算公式為： n=1000v/πD v切削速度，單位為 m/min，由刀具的耐用度決定； n 主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min； D工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 ② 在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在 20～ 50m/min范圍內(nèi)選取。 3）進給量的確定 進給量主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料選取。粗加工后留 ～，在半精加工時切除。 確定背吃刀量的原則： ① 在工件表面粗糙度值要求為 m～ 25μ m時，如果數(shù)控加工的加工余量小于 5mm~6mm，粗加工一次進給就可以達(dá)到要求。 1）切削用量的選擇原則 粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。精加工余量為 ，粗加工余量為 毫米。零件的加工余量，應(yīng)綜合考慮處理要求和結(jié)構(gòu)特點。有很多因素影響加工余量，主要有前道工序加工完后的表面質(zhì)量、尺寸公差、形狀誤差，安裝誤差等等。所以選用硬質(zhì)合金立銑刀。硬質(zhì)合金是金屬碳化物、碳化鎢、碳化鈦和以鈷為主的金屬粘結(jié)劑經(jīng)粉未冶金工藝制造而成的。在 6000C高溫下， 仍能保持較高的硬度。在生產(chǎn)中，對平面零件周邊進行輪廓加工時，常采用立銑刀；加工毛坯表面或者粗加工孔時，可選擇鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工時，一般采用球頭刀、環(huán)形刀等。在創(chuàng)建操作時必須設(shè)置刀具參數(shù)或從刀具庫中選取刀具。根據(jù)錐形擺線齒輪的特點制定以下工序。一般應(yīng)遵循以下原則： a. 各 個過程 上下工序 不影響定位和夾緊。在數(shù)控加工中，工序的劃分一般分為下列方法 : a. 處理內(nèi)容較少的部件通常以一次安裝作為一道工序。 turning（車加工）：用于創(chuàng)建車削的各類加工幾何。 華僑大學(xué)廈門工學(xué)院 畢業(yè)設(shè) 計（論文） 19 mill_multi_axis（多軸輪廓銑加工）：用于創(chuàng)建多軸輪廓銑的各類加工幾何， 可加工任意形狀的零件 ， 多種刀軸控制、走刀方式可供選擇。 其中銑削加工可分為固定軸銑、變軸銑，固 定軸銑又分為平面銑、型腔銑和固定軸銑。將上步驟加工好的工件放在下定位塊上，通過上定位塊定位 ，然后調(diào)節(jié)上面的螺母施加壓力來實現(xiàn)裝夾工件，當(dāng)擁有足夠的夾緊力時就可以完全固定住工件，防止數(shù)控加工中工件出現(xiàn)滑動影響加工精度。工件在機床上的加工時，為保證加工精度和提高生產(chǎn)效率，必須使工件在機床上相對刀具占有正確的位置。 下圖是毛坯圖，直徑為 150mm，厚度 15mm。零件的使用要求具體體現(xiàn)在對其尺寸、形狀、加工精度、表面粗糙度等外部質(zhì)量，和對其金屬組織、力學(xué)性能、物理性能、化學(xué)成分和化學(xué)性能等內(nèi)部質(zhì)量的要求上。例如，零件采用 ht200、 qt6002 等，顯然它們的毛坯選用鑄造成形；齒輪零件采用 45 鋼、 ld7 等一般采用鍛壓成形；零件采用 q23 08 鋼等板，則一般選用切割、焊接或沖壓成形；零件采用塑料，則用適合的塑料成形方法；零件采用陶瓷，則應(yīng)該選用陶瓷成形 方法。 毛坯選擇 材 料的形成過程是機械制造的重要工藝過程。 3） 注重加工適應(yīng)性 雖然 CNC 的自動化程度高，加工質(zhì)量相對穩(wěn)定，但成本和技術(shù)要求高。因此，在這個過程中有其獨特的要求，可簡要概括如下： 1） 加工內(nèi)容是特定 數(shù)控加工的刀具，夾具，刀具路徑和切削路線等具體流程問題是提前由編程人員設(shè)計好了的。所以在對錐形擺線齒輪加工的過程中，可以利用 UG進行數(shù)控車削自動編程。 通過拉伸修剪打孔等命令創(chuàng)建本次錐形擺線齒輪最終模型，如圖 33。 點擊 菜單欄中“插入”下 ”曲線 ”命令里的“規(guī)律曲線“， 在彈出的規(guī)律曲線對話框中參數(shù)為 t，函數(shù)分別為 xt yt zt1，建立擺線齒輪小端面輪廓曲線，點擊應(yīng)用后繼續(xù)建立擺線齒輪大端面輪廓曲線，參數(shù)為 t，函數(shù)分別為xt yt zt2， 擊確定生成如圖 32 示擺線齒輪輪廓曲線。 建立錐形擺線齒輪的輪廓曲線 首先打開 UG 軟件，點擊新建按紐，在建模環(huán)境下新建一個文件，更改文件名和指定路徑后點擊確定。 錐形擺線齒輪的設(shè)計及數(shù)控加工 12 第 3 章 基于 UG 的錐形擺線齒輪建模 引言 要進行數(shù)控仿真加工就必須先建立錐形擺線齒輪的模型，數(shù)控程序的好壞取決錐形擺線齒輪模型的精確度高低，所以十分關(guān)鍵。在初步計算時：若 bz ≤ 18， K1可取 ~；若 bz 18，可取K1 = 。避免 “ 根切 ” 是設(shè)計工作中必須注意解決的問題。 錐形擺線齒輪基本幾何尺寸 錐形擺線齒輪的幾何尺寸主要和針輪直徑 zR ，軸向半錐角 1? 有關(guān)，而其傳動比又與針輪的齒數(shù) bz 有關(guān)。在平行軸內(nèi)嚙合行星傳動中，當(dāng)針齒齒廓為圓錐面時，對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)母線在坐標(biāo)系中的方程為 ： ? ? 0zf m km r?? （ 26） 式中 k為直線的斜率， 1? 為針齒的半錐角， 1tank ?? 。b b bgbb b bgbKzK K zKzK K z????????????????? 錐形擺線輪齒廓曲線方程式 普通的擺線齒輪，針輪的針齒齒廓是 圓柱面，這里將根據(jù)齒輪嚙合原理的運動學(xué)法，推導(dǎo)錐形針齒包絡(luò)得到的錐形擺線 的輪齒廓曲面方程，進一步研究錐形擺線齒輪的構(gòu)成方法。c o s1 2 c o s 39。 c o s 39。 39。39。