【正文】 2020． 18 岳貴友，漆向軍，朱新濤等 Pr0／ Ewildfire 2． 0 中文版數(shù)控加工教程．北 京：中國水利水電出版社 2020 l 19 燕紅波，楊慶東，劉芳．基于 UG 的五軸聯(lián)動數(shù)控加工技 術(shù)．哈爾濱：機械工程師． 2020。 參考文獻 1 崔洪斌。他們的支持是我更身心地 投入到學習和研究當中． 感謝實驗室里一起學習和討論師兄弟們，大家的無私相助是我感激萬分； 大家的參與討論是我的研究學習生活辛苦而又 快樂。閉式整體葉輪是當前 數(shù)控加工方法研究的 一個熱點，建議下一步研究工作的目標定為于閉式整體葉 輪數(shù)控加工方法的研究． 致謝 本課題的研究是在許多老師，同學和朋友的關(guān)心和支持下完成的，在此我 衷心感謝所有在我研究生學習和研究中指導和幫助我的人。 因此數(shù)控加工程序的優(yōu)化研究將具有重要的意義。因此在實際加工過程中，由于整個加 工系統(tǒng)包括機床，卡具、刀具、工件和冷卻條件的不同，其加工程序的適應(yīng)性 有待檢驗。 1 實際生產(chǎn)加工檢驗?？偨Y(jié)了實用的復(fù)雜曲面編程的方法，并針對某一五軸機床開 發(fā)了后處理程序，實現(xiàn)了對復(fù)雜曲面的刀具路徑的生成，優(yōu)化。 為了完成復(fù)雜曲面的五軸加工編程，可以采用具有五軸功能的 CAM 工具 軟件 UG、 PRO／ E 和 POWERMILL 等作為基本平臺，在編程過程中選擇合理 的切削策略、刀軸控制方式和切削參數(shù)【 2l】。 3 切削參數(shù)選擇：切削參數(shù)選擇要考慮到整個加工系統(tǒng)的每個因素。 2 刀軸控制方式：與三軸固定輪廓銑不同之處在于對刀具軸線矢量的控制。 五軸程序編制的步驟： 1 根據(jù)模型定義切削策略：可變軸輪廓銑是多軸加工常用方式，首先從 驅(qū)動幾何體上生成驅(qū)動點，將驅(qū)動點沿著 設(shè)定的矢量映射到零件模型上，生成 刀位軌跡。刀具軸線控制原則是兼顧高加工質(zhì)量和切削效率，同時避免加工 中可能存在的刀具與工件，夾具的干涉?，F(xiàn)定義旋轉(zhuǎn)軸法向矢量不變的軸為定向軸，旋轉(zhuǎn)軸法向矢量變化的軸為變 向軸 [24]。 4． 4 本章小結(jié) 本章分析了五軸數(shù)控加工后置處理程序的開發(fā)方式，重點對項目中開發(fā)的 五軸數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)及其制造裝配的誤差進行了分 析，對所測量到的數(shù)據(jù)進行 了處理，為機床的誤差修正提供了依據(jù)，同時對后處理的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 6：利用工程軟件的圖形數(shù)據(jù)參數(shù)化驅(qū)動，可以避免三角函數(shù)的計算繁瑣， 提高了工程實際中數(shù)據(jù)處理的效率。 5：雙擺頭零點的可靠標定是準確測量的基礎(chǔ)。 3：在試切測量過程中，采用了代木作為試切的對象，其材質(zhì)較軟，引起 的對刀測量誤差較大，建議測量試切中，采用硬度較高的材料，如 45 鋼等。 4． 3． 5 實驗結(jié)果分析如下： l：刀尖到轉(zhuǎn)軸的距離可以通過后處理進行補償， B， C 兩軸之間的距離雖 然可以通過后處理進行補償，但也可通過對裝配的修正來消除或減少。由 B 軸的兩個位置可以計算出一組數(shù)據(jù)。 上述兩圖均為 B 軸旋轉(zhuǎn)時，測量得到的，為了減少測量所帶 來的誤差，對上圖標所列數(shù)據(jù)進行計算，求其算術(shù)平均值。 因此。 4 標注該線段距離，即為刀具中心到轉(zhuǎn)軸之間的距離。 3 各尺寸已經(jīng)完全定義，標注刀具旋轉(zhuǎn)中心到轉(zhuǎn)軸 Y 即 C 軸旋轉(zhuǎn)中心的 距離如圖，圖中紅色顯示是因為構(gòu)成了封閉尺寸鏈，這在畫圖中是不允許的。 如圖所示； + 1 定義各線段相等，并標注其角度分別為：。 45，分別得到點 Y， Z 坐標，結(jié)果如表 4． 1： 4． 3． 4 分析數(shù)據(jù)結(jié)果： 工程軟件 Pro／ E 可以比較方便地處理坐標數(shù)據(jù)。以免刀具移動后超程，因此，代 木的安裝高度要適當 2 移動 C 軸使之處在零點位置，移動 B 軸使之處在零點位置 3 適當移動 Z， X， Y 軸，銑削一個平面 4 移動 Z 軸到安全位置，將刀具更換為中球頭立銑刀． 5 適當移動 Z 軸進行對刀，記該點坐標為 Zl 6 移動 B 軸使之旋轉(zhuǎn) +60 度 7 再次適當移動 Z 軸進行對刀，記該點 Z 坐標為 Z2 8 移動 B 軸使之旋轉(zhuǎn) 60 度，記該點 Z 坐標為 Z3 9 分別旋轉(zhuǎn) B 軸177。 7 此時，標定該位置是 C 軸零點 4． 3． 3 C 軸軸線和 B 軸軸線的位置關(guān)系的標定 通過上述 C 軸 B 軸零點的定義，可以得到兩軸軸線是垂直的關(guān)系，但兩 軸線是否相交，則極大地影響了后置處理的準確性和加工精度。 6 此時，標定該位置為 B 軸零點 4． 3． 2 C 軸零點標定 一般情況下，由于 C 軸的旋轉(zhuǎn)軸與 Z 軸重合，所以其零點的設(shè)定可以任意 設(shè)置，但是為了第五軸的設(shè) 定和編程的方便，定義 C 軸處于零點位置時， B軸 軸線與 Y 軸重合。重復(fù)上述 3，4 步驟，直到千分表的變化在可接受的范圍內(nèi)。 1 將球頭立銑刀裝卡到主軸刀柄上，千分表固定在工作臺表面 2 移動 B 軸，使之軸線近似垂直于工作臺面 3 移動 機床 X， Y, Z 具壓上千分表探針達到十到二十微米。 實驗?zāi)康模弘p擺頭五軸數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)誤差的標定 實驗地點；江蘇南京四開電子有限公司 實驗時間： 2020― 9 一 lO 至 2020― 9― 25 實驗對象：本項目研發(fā)制造的雙擺頭數(shù)控機床 實驗器材：千分表 m10 哪球頭立銑刀，中 10 姍平頭立銑刀， PC，軟件 PRO/E 代木板，臺鉗 實驗構(gòu)想：利用數(shù)控機床的坐標值可顯示性，對機床雙擺頭的相對位置關(guān) 系加以檢驗，對其的軸線之間的誤差加以標定，利用 PR0／ E 的圖形參數(shù)驅(qū)動 化，來簡化其中的計算。相當于普通三軸數(shù)控加工中的刀具長度補償。因此，可以直接編程刀具中心的軌跡，而不需考慮轉(zhuǎn) 軸中心的距離。其后置程序編程的算法是：在得到刀具軌跡的基礎(chǔ)上，數(shù)控控制系統(tǒng)會保 持刀具中心始終在被 CAM 件編程的 X， Y， Z 位置上。這樣就帶來了兩個問題：一是在開發(fā)后處理程序前，必須知道 轉(zhuǎn)軸距離；另一個就是在無法補償?shù)毒吣p，在更換新的刀具或同一刀具兩次 裝夾時由于無法保證轉(zhuǎn)軸距離的一致，而是加工程序失效．這就對無多軸后置 處理程序開發(fā)能力的用戶帶來了難題．同樣即使用戶具有后處理開發(fā)能力，對 同一零件的每次轉(zhuǎn)軸距離的變化都得重新開發(fā)后處理程序和加工程序，也是不 可接受的。處理的方法對應(yīng)用該后置處理程序時，其加工數(shù)控程序 必須在加工機床的轉(zhuǎn)軸 中心長度正好等于在開發(fā)后置處理程序時所設(shè)定的數(shù)值 時方可使用。對于五軸聯(lián)動數(shù)控加工來說，其后置處理程序的開發(fā)更加復(fù)雜， 其中最重要是對機床結(jié)構(gòu)的設(shè)定和第四，第五座標系的設(shè)定。為高速加工技術(shù)的具體實施提供了參考。研究 高速切削加工時，高速切削工藝技術(shù)是一個主要研究方面，人們對高速切削的 認識不夠，缺乏高速切削工藝數(shù)據(jù)，要真正實現(xiàn)高效率、高精度和高可靠性的 高速數(shù)控 切削加工很長時間的努力。另外較小切削深度和大的切削速度，可以實現(xiàn) 切削力小，加工表面粗糙度小，能夠提高刀具壽命。這就要求選擇適合高速加工的刀具軌跡驅(qū)動方式． 高速數(shù)控切削加工的關(guān)鍵是采用適用，可靠加工工藝來實現(xiàn)高的切削速度 和進給速度，充分發(fā)揮機床，刀具的切削性能。因此對于雕塑曲面來說，一般要做一光滑的輔助曲面作 為刀具軸線驅(qū)動面。 4 刀具軸線控制方式 刀具軸線的控制是多軸數(shù)控加工重要的一 個方面，刀具軸線連續(xù)緩慢的變 化是保證加工質(zhì)量的前提。 3 進退刀方式的選擇 盡量從毛坯的外面螺旋或曲線逼近，退刀。 同時在順銑中，刀刃主要受壓應(yīng)力，而在逆銑中刀刃受拉應(yīng)力，受力狀態(tài)較惡 劣，降低了刀具的使用壽命。 1 切削方式選擇一順銑加工 在高速切削加工中，應(yīng)盡量選用順銑加工，因為在順銑時，刀具剛切入工 件產(chǎn)生的切屑厚度為最大，隨后逐漸減小。 具體表現(xiàn)： l 豐富的刀具軌跡驅(qū)動方法； 2 多種刀具軸線控制方式； 3 螺旋和曲線進 退刀方式； 4 刀具軌跡的編程策略影響 高速加工的功能依賴于合適的加工策略和加工參數(shù)的選擇。 3 CAM 刪軟件的性能影響 高速加工的實現(xiàn)也依賴于 CAM 提供特殊的加工策略來滿足需求。 機床需要有優(yōu)良的動，靜態(tài)性能。通常其主軸轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速都大于 lO OOOr／ min， 主軸電動機功率大于 15KW，以滿足高速切削的需要。 2 機床的選擇 高速機床實現(xiàn)高速切削的前提和基本條件，在高速切削加工中對高速機床 的性能有嚴格的要求 .。補面的主要任務(wù)是連接 各曲面的邊界線對曲面進行修正． 3 無須加工的特征處理 對加工要素無關(guān)的特征也會影響刀具的軌跡，對其的處理方法有兩種，一 是對該特征刪除或填充；二是刪除不必要的刀具加工軌 跡，即在生成刀具軌跡， 定義非加工區(qū)域。在轉(zhuǎn)換過程中往往會引起破面缺陷。 在兩個建模工具軟件之間使用通用類型的模型轉(zhuǎn)換時，對零件模型精度的檢查 是必要的。 因此對模型精度的高要求和模型的適當處理是必要的。因此，加工對象一般為三維的 cAD 模型，其形狀直接決定了刀具的加工， 是影響加工軌跡的主要方面，其精度則影響了最終的加工精度。另外可以做輔助加工面，移動切削點的位置，使刀具軸線擺動誤差 對總誤差起到修正的作用。 加工曲面過程中，加工曲面的形狀是不可控的，通過對走刀步長 L 的控制， 對逼近允許誤差 c，有 2 刀具軸線擺動誤差的補償方法： 加工凸曲面過程中，刀具軸線擺動誤差引起了總誤差的增加，因此，在滿 足不過切的條件下，盡量增大刀具軸線和切