基于UG复杂曲面的数控铣削研究

2020-10-20 00:08陈超
广告大观 2020年10期
关键词:曲面质量

陈超

摘要:随着力学性能、零件功能和审美要求的不断提高,对复杂曲面的加工质量也有更高要求。UG软件的CAM模块,在复杂曲面零件的加工中发挥了优势,降低了编程难度,提高了编程的效率,从而保证了数控铣削加工的质量和效率。本文以UG为例,对复杂曲面的数控铣削加工进行深讨。

关键词:曲面;铣削加工;质量

1 引言

UG的加工模块,功能强大,操作简单,可以选择合适的铣削方式来粗加工、半精加工、精加工,众多的修改、剪裁、复制等编辑功能,可以灵活的优化加工工艺。UG软件的加工模块可以在实体模型上直接生成加工程序,并保持与实体模型全相关,可以做辅助图形使程序更简单和实用。因此,选择UG进行曲面加工有很大优势。

本文主要从以下几方面进行分析研究,对加工零件进行合理的加工参数设置、刀路规划及编辑,从而生成合理的零件刀具轨迹;定制好后处理器,利用后处理生成 和机床匹配的NC 代码;将NC代码传入数控机床加工出实体零件,加工完成的零件具有高的精度和表面质量。

2 数控铣削加工编程技术

数控编程一般分为手工编程和自动编程两类。手工编程主要适用于几何形状不太复杂、坐标计算比较简单、加工程序不长的零件的加工。对于一些复杂零件,特别是具有空间曲线、曲面的零件,则必须使用计算机自动编程。自动编程方式大大减小了编程出错率,提高了编程效率和可靠性,因此,曲面加工必须利用自动编程。

UG软件的计算机辅助制造(CAM)功能,能完成工艺方案的制订、刀具及其参数的设定、切削用量的设定、几何体的选择、非切削参数的设定等,选择的加工类型能自动计算出刀具路径,并且可以进行3D模拟加工,如有错误,可根据报错的信息进行修正。最后利用设置好的后处理生成指定数控系统用的数控加工程序。

3 UG铣削加工工艺分析

UG软件中,铣削方式有很多种,对于曲面加工常用的方法,先用Φ20mm的立铣刀进行型腔铣开粗,选择Φ10mm的圆角刀利用型腔铣中的剩余材料设置进行二次开粗;选择Φ6mm球头刀利用深度加工轮廓和区域面铣等进行半精加工;最后针对各种曲面,利用固定轴轮廓加工中的各种驱动方式分别完成精加工。

3.1加工方案的制定

1)由图1可知,从毛坯到成品切削余量很大,可以采用UG加工模块提供的“型腔铣”来去除大部分余料,工件材料是钢件,最好将粗加工再分成两次,采用平底刀开粗后,再选用圆角铣刀来进行二次开粗,为后面的加工留有均匀的余量。

2)由于曲面较深,一般选用Φ20mm的立铣刀来加工到刀具所能达到的深度,再选择加长刀具,加工到零件的底部,加长刀具容易产生震动,适当调整切削速度和背吃刀量。

3)该零件的直壁面较多,换圆角刀,采用“等高轮廓铣”进行半精加工,为精加工留有均匀的余量。

4)型腔底部较平坦,可选择面区域铣削,为整齐,切削角可设置45°,使机床工作台运动相对平稳,减少切削震动。

5)精加工方式主要针对不同类型的曲面分别进行轮廓区域驱动加工,最后在凹角處用多刀路清根,保证加工质量,获得较高的加工速度。

6)依据图形的特点,选择合适的驱动方式,根据加工工件的材料、刀具参数、机床参数来设定切削参数。

4 零件的加工

4.1 后处理生成 NC 代码

机床在物理结构和控制系统方面不同,生成的刀轨需经过后处理才能生成和机床匹配的 NC 代码文件。使用 UG 提供的后处理器构造器,设置 NC 编码所需的参数以及机床运动参数,如机床、程序、刀轨、数据格式、列表文件、输出控制及文件预览等,来创建适合该机床的后处理程序,在 UG 加工环境中选择该后处理程序对各刀轨进行后处理,生成合适的NC 代码。

4.2 数控铣床的加工

设置好机床和软件之间的传输数据,将生成的 NC 程序传入数控铣床,做好装好刀具、切削液对准刀具、装好零件和对刀等辅助工作,启动机床,刀具受损时及时停下机床更换,保证加工的零件具有高的精度和表面质量,达到了预定的目标和要求。

5 曲面质量分析

曲面的加工质量主要有零件的加工精度与零件的表面质量(粗糙度)。通常加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。通常形状和位置精度由机床保证和软件来保证,可以用软件来微调。

影响曲面质量的主要因素有:机床精度、刀具性能、零件材料的切削性能、切削参数、软件的选择、加工方式的选择、切削液的选择等。不断的优化参数,积累实际加工经验,争取在实际加工中加工出更接近要求的高精度零件。

6 结束语

本文以复杂曲面加工为例,分析了曲面加工的整个流程及每个步骤的注意事项,最后加工出高质量的实体零件。其中,利用UG 软件解决了许多加工中的困难,缩短了零件的制造周期,提高了零件的加工质量,为以后的铣削加工工艺提供了良好的参考方案。

参考文献:

[1] 李辉. 基于 UG 的复杂曲面零件的数控加工[J].制造业信息化2009(10):82—83

[2] 李安泰. UG软件在数控加工中的应用[J].电子工艺技术2007,3(2):63—67

[3] 许小娟.数铣加工平面凸轮件的工艺分析[J].应用科技2014,9:69—70

(作者单位:四川省遂宁市安居高级职业中学校)

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