数控加工中心四轴零件加工方向探讨

杨伟伟（南京科技职业学院，江苏 南京 210048）



数控加工中心四轴零件加工方向探讨

杨伟伟
（南京科技职业学院，江苏 南京 210048）

摘 要：掌握数控加工中心的零件加工特点，维护好、管理好数控加工中心，巧妙运用UG软件建模、加工，协调好每一个生产环节之间的平衡，数控加工中心才能发挥其优势，给社会创造更多经济效益。

关键词：数控加工中心；零件加工；实例分析；CAD；CAM

1　数控加工中心简介

数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。加工中心是一种综合加工能力较强的设备，工件一次装夹后能完成较多的加工步骤，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5～10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工。加工中心对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件，采用加工中心加工，可以省去工装和专机。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。

目前加工中心的系统有很多，知名的有：欧美的西门子、海德汉、法格；日本的发那科、三菱；国产的华中等等，还有很多系统只为自己的机床配备如美国哈斯，日本马扎克、兄弟等等。本文笔者运用的数控设备是FANUC 0i-MB四轴立式加工中心。

2　数控加工中心四轴零件C AD CAM实例分析

2.1CAD建模

2.1.1打开UG7.5软件，进入UG的初始界面，点击新建按钮，创建文件名“MOXING”保存于电脑D盘SG文件夹中。

2.1.2点击开始按钮中的建模，进入UG7.5的建模模块，点击工具栏中的基准平面按钮，创建建模所需的基准面，如图1所示。

图1　

2.1.3在插入中点击草图按钮，在草图界面中运用曲线命令，以设计尺寸，在X-Y平面内绘制曲线，如图2所示。

图2　

2.1.4点击完成草图按钮，退出草图界面，选择YZ平面为基准面，进入草图界面，运用点与曲线命令，绘制曲线，如图3所示。

图3　

2.1.5点击完成草图按钮，退出草图界面，选择XZ平面为基准面，进入草图界面，运用点与曲线命令，绘制曲线，如图4所示。

图4　

2.1.6点击完成草图按钮，退出草图界面，点击曲线命令中的艺术样条命令，运用艺术样条绘制三维曲线，点击曲面功能中的N边曲面命令，按信息栏提示信息操作，选择底面边框线条，创建底平面，如图5所示。

图5　

2.1.7通过网格曲面命令建立元宝四壁面，点击网格命令，进入网格建模界面，选择主曲线2条，如图所示，选择交叉曲线4条，点击应用按钮生成曲面，如图6所示。

图6　

2.1.8点击回转命令按钮，选择截面曲线一条，选择回转轴线，设定回转面角度参数，点击应用按钮生产回转曲面，运用修剪体命令修剪多余体，点击修剪体命令，选择目标体与工具体，选择修剪保留部分，运用缝合命令缝合所有面，如图7所示。

图7　

图8　

图9　

2.1.9 元宝主体建模完成，四周的花纹建模方法如同上述曲面建模，构建花纹边框线，搭建三维曲线，运用曲面生成命令构建所有曲面，如图8所示。

2.1.10运用缝合命令缝合视图中所有曲面，生成实体模型，建模完成，如图9所示。

2.2工艺分析

2.2.1如图9所示该零件整体为曲面拼接而成，加工基准清晰，尺寸公差要求正负0.1mm，形状和位置公差要求一般，表面粗糙度要求为Ra1.6μm。毛坯材料为6061铝合金，毛坯尺寸：80×80×45mm。

2.2.2定位装夹方式：以加工出的φ20圆台为定心基准，以加工的40×20的方台一边为角向基准。如图10所示。

图10　

2.2.3加工设备

选择四轴立式加工中心来加工。根据零件的结构特点和技术要求，选择四轴的立式加工中心。该加工中心工作台面大小为1300mm×560mm，刀库容量为24把，工作台右侧装有以X轴为旋转中心的回转轴，该加工中心一次装夹可完成不同工位的钻、扩、铰、铣、攻螺纹等工步。分度头可实现四轴联动曲面加工。

2.2.4工艺路线

先在立式加工中心上以机用虎钳为定位工具，铣成如图11所示形状；后以三抓卡盘为夹具，铣产品主视面形状如图12所示；后以四轴卡盘为定位基准，40×20方台的40长边为角向基准由粗到精加工产品四周曲面，后由车床对产品底部进行切断加工，最后对加工完的产品进行表面打磨抛光处理。

图11　

图12　

2.3CAM加工

2.3.1打开UG7.5软件，加载已建的模型，点击开始中的加工，进入UG的多轴加工编程模式，以模型底面中心为坐标原点，安全平面为10mm，创建加工几何体及加工毛坯，如图13所示。

图13　

2.3.2创建此工序所需的刀具，对应机床刀库中的刀具号，T01号刀具直径12mm的球刀和T02号刀具直径6mm的球刀刀具库中已经存在，此工序需创建T05号刀具直径1的球刀，点击创建刀具，如图14所示。

图14　

2.3.3点击创建操作按钮，选择多轴铣模式，选定加工面及驱动曲面，设定合理的刀轴参数，设定恰当的切削参数，生成四轴粗加工轨迹，如图15所示。

图15　

2.3.4同上操作步骤相似，改变加工刀具及加工参数，分别生成半精加工和精加工轨迹，如图16所示。

图16　

2.3.5选定此工序创建的多轴加工操作，对加工设置进行模拟仿真，点击确认键，选择2D模拟，如图17所示。

图17　

2.3.6模拟确认正确，选定此工序的操作，点击四轴后处理按钮，进行程序的生成，修改并保存程序，程序保存名为“四轴加工程序”，如图18所示。

图18　

2.4实际上机加工

2.4.1打开机床，机床回原点，按照制定工艺安装工件，安装对应刀具，设定机床加工原点，导入已生成程序，加工出零件。

2.4.2零件后续处理

此产品粗糙度有一定的要求，机械加工出来的产品表面有刀具加工的痕迹，需要对产品进行后续处理。用细沙纸对产品表面进行抛光处理，产品成型。

2.4.3附成品图片，如图19所示。

图19　

结语

数控技术是由机械学、控制学、电子学和计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合新型学科。辅助软件的CADCAM功能与实际生产相结合，使加工中心的功能充分开发出来，在不久的将来，我国的数控技术会走向世界前列水平。

参考文献

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中图分类号：TH16

文献标识码：A