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[转载文章] 简化五轴程序、柱面刻线技巧,理解程序原理

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发表于 2018-3-26 20:37:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
随着CAM的广泛普及,和多轴设备的增加,多轴加工应用也越来越多。对于多轴加工来说,程序比较复杂,需要专业人士来做。对于一些有代表性的类型、特例,有很多技巧在里面,可以大大简化过程,程序更可靠、验证更简单。柱面加工程序是其中的一个。
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一:柱面刻字(或加工)要求
如图,需要在柱面上雕刻出360°的刻度线,十度线长5MM,五度线3MM,其余线2MM,字符如图,4MM高,每10°处标出,距离等份。
这个柱面上加工需要用到四轴或五轴设备,必须有个旋转轴参与才能实现加工,程序中有旋转轴(A/B/C),这样的程序是无法手动编写的,必须用CAM生成。对于不是专业人来说,这种程序太过复杂,而且不好验证。下面介绍一个简单易行的方法,用三轴程序替换。以较普及的MASTERCAM 软件为例来说明过程,其它软件原理一样。
二:分析程序、加工特点

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    对于这个标准的柱面来说,刀轴始终是垂直于柱面轴线的,而且角度固定,刀具轴线始终穿过工件轴线,因为工件需要旋转360°,只要把工件装到旋转轴同心,机床旋转轴线跟圆柱轴线重合。如此一来,就有一个轴不运动,可以简化成四轴程序。简化程序,也就简化了程序难度。四/五轴程序里,X/Y/Z各个轴里的数据单位是MM,旋转轴A/B/C里的数据单位是度。虽然他们表示的单位不一样,但它们的值都是数字表示的。后面会用这个特性巧妙的替换实现程序简化。
三:程序实例过程
   下面用个实例来说整个过程。首先用划出柱面的展开图,如一,在MASTERCAM把实际要加工的图形,先展开划出来,这个按照图纸要求按照1:1划出来,展开长度是实际的长度(L)2×3.14159×R,然后把整个长缩放L/360陪,新图的长度方向是三百六,如图二,也就是一周的度数值,因为任何圆柱,无论大小,它表明一周的度数都是固定的,都是360,机床在实际加工也是如此。把坐标原点放到“0”刻线的顶端,用图形生成加工程序,因为它是二维的图形,生成的程序是标准的三轴程序,只有X/Y/Z,研究会发现,最大没有超过360,X轴的数值最小与最大的差是大于360,在“0”的字处,一部分超了出去在零点的右边,是负数。不过没关系,机床旋转轴也可以用负数表示,正负表示方向。
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用任何一款文本编辑器,把上面那个三轴的程序打开,“X”字符(实际是轴)替换成C,在程序起始位置,需要手动加一句,X轴需要走到0位置,就是刀轴穿过轴线,在工件的正中间,这个位置始终不变,就成了四轴的刻字程序。在编辑器里,所以的程序是当成字符处理的,并不是机床里表示的含义。用MASTERCAM 生产的程序里,"X"表示的是轴,单位是MM,在编辑器里,所有的只是字符,替换“X”成“C”,传到机床里后,“C”的单位是度,其他是MM。
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这个工件是MIKRON UCP1350 (如图三)加工的,刀具是用中心钻,手动把刀尖夹角磨小,这样可以线条更细,可以刻的更深,但是不能太细,会影响刀具强度跟使用寿命。其他类型的设备可以借鉴此例。因为程序是刻线,刀具中心跟线条重合,所以程序不需要刀补,补正关掉。工件需要装在跟机床转盘同心,工件坐标,X在工件中心,Y在工件表面正方向,Z在工件顶面下需要刻字的地方。简单说原点在实际工件0刻度线的顶端。
这个工件用上面程序替代法,也在四轴设备上加工成功过。
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这个程序有个特点:直径大小变化对程序没有影响,只要把原点设置好就可以通用。但是直径变大,刻线位置正确没变,字符高度不变,长度按比例缩放了。
   这个方法是有局限性的,推广开要注意一些问题。在柱面上有一个浅槽,侧壁的面指向轴线,如果还用这个方法就有问题。如图四,替代法里,X轴是在工件的圆心,刀具侧刃加工出来的面,却是没有指向轴心,而是偏执了一个刀具半径。
图五是在柱面有一圈槽,是个凸轮,它也是用替代法做的程序,因为无需考虑侧面指向中心线。

四小结:这个柱面程序用替代法,简单可靠,高效,验证简单。对数控程序深刻理解后,就可以把复杂的五轴程序简单化。

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