基于UG模具型芯零件的5轴数控加工

陈玉文

常州机电职业技术学院（江苏常州 213164）

1 引言

该零件为泳镜模具的型芯，该型芯零件的头部由顶面、圆角面、侧面组成，分型面为平面。毛坯为方块（顶面已完成半精加工，其余面均已完成精加工）。型芯零件、毛坯三维模型如图1所示。该型芯零件材料为模具钢，其头部采用5轴联动数控机床（X、Y、Z的3轴移动，绕A轴、B轴的转动）编程加工。型芯零件尺寸：200×120×80mm。型芯零件数控加工分为型芯头部、分型面3轴数控粗加工，型芯头部、分型面3轴数控半精加工，型芯头部（顶面、圆角面、侧面）5轴数控精加工，型芯分型面3轴数控精加工。

2 型芯头部、分型面3轴数控粗加工

2.1 初始化加工环境

（1）设置加工坐标系MCS_MILL，设置机床坐标系中指定MCS坐标原点，设置安全平面。

（2）设置部件几何体WORKPIECE，选取型芯零件为部件几何体，选取已创建的毛坯几何体。

图1 型芯零件、毛坯三维模型

（3）创建刀具：①刀具子类型为MILL，名称为D12R2，直径为φ12mm，下半径为R2mm，刀具号为1，补偿寄存器为1；②刀具子类型为MILL，名称为D6R1，直径为φ6mm，下半径为R1mm，刀具号为2，补偿寄存器为2；③刀具子类型为MILL，名称为D6R3，直径为φ6mm，下半径为R3mm，刀具号为3，补偿寄存器为3。

2.2 型芯头部、分型面3轴数控粗加工

（1）创建工序，类型中选择mill_contour，工序子类型为CAVITY_MILL，程序为NC_PROGRAM，刀具为D12R2，几 何 体 为 WORKPIECE，方 法 为MILL_ROUGH，工序名称为CAVITY_MILL_R。

（2）切削区域为型芯头部、分型面。切削模式为跟随部件，切削深度为恒定，最大距离为2mm。切削参数中更多，原有中勾选边界逼近，其它参数默认。

（3）刀轨设置中进给率和速度，主轴速度为600转/min，进给率为300mm/min。型芯头部、分型面3轴数控粗加工仿真如图2所示。

图2 型芯头部、分型面3轴数控粗加工仿真

3 型芯头部、分型面3轴数控半精加工

（1）创建工序，类型中选择mill_contour，工序子类型为ZLEVEL_PROFILE，程序为NC_PROGRAM，刀具为 D6R1，几 何 体 为 WORKPIECE，方 法 为MILL_SEMI_FINISH，工序名称为ZLEVEL_PROFILE_SF。

（2）切削区域为型芯头部、分型面。每刀切削深度为恒定，最大距离为1mm。切削参数中策略，切削顺序为深度优先，取消在边上延伸、在边上滚动刀具，连接层到层为使用转移方法，勾选在层之间切削、短距离移动上的进给。

（3）刀轨设置中进给率和速度，主轴速度为1,000转/min，进给率为600mm/min。型芯头部、分型面3轴数控半精加工仿真如图3所示。

图3 型芯头部、分型面3轴数控半精加工仿真

4 型芯头部5轴数控精加工

型芯的头部由顶面、圆角面、侧面三部分组成。

4.1 型芯头部顶面5轴数控精加工

（1）创建工序，类型中选择mill_multi_axis，工序子 类 型 为 VARIABLE_CONTOUR，程 序 为NC_PROGRAM，刀 具 为 D6R3，几 何 体 为WORKPIECE，方法为MILL_FINISH，工序名称为VARIABLE_CONTOUR_F1。

（2）切削区域为顶面，驱动方法为曲面，驱动几何体为顶面，选取切削方向，选取材料侧方向，切削模式为螺旋，步距为残余高度，最大残余高度为0.01mm。投影矢量为刀轴。刀轴方向为垂直于驱动体。

（3）切削参数、非切削参数为默认值。刀轨设置中进给率和速度，主轴速度为1,500转/min，进给率为800mm/min。型芯头部顶面5轴数控精加工刀轨如图4所示。

图4 型芯头部顶面5轴数控精加工刀轨

4.2 型芯头部圆角面5轴数控精加工

（1）复制上面创建的VARIABLE_CONTOUR_F1，粘贴后工序名称为VARIABLE_CONTOUR_F2。

（2）切削区域，删除上面原有的曲面，选取圆角面（14个）。驱动几何体，删除上面原有的驱动曲面，选取圆角面（14个）。选取切削方向，选取材料侧方向。投影矢量为刀轴。刀轴方向为相对于矢量，设置矢量为ZC，侧倾角为5，其它参数不变。型芯头部圆角面5轴数控精加工刀轨如图5所示。

4.3 型芯头部侧面5轴数控精加工

（1）复制上面创建的VARIABLE_CONTOUR_F2，粘贴后工序名称为VARIABLE_CONTOUR_F3。

（2）切削区域，删除上面原有的曲面。驱动几何体，删除上面原有的驱动曲面，选取侧面（14个）。选取切削方向，选取材料侧方向。投影矢量为刀轴。刀轴方向为侧刃驱动体，指定侧刃方向，侧倾角为2，其它参数不变。型芯头部侧面5轴数控精加工刀轨如图6所示。

图5 型芯头部圆角面5轴数控精加工刀轨

图6 型芯头部侧面5轴数控精加工刀轨

5 型芯分型面3轴数控精加工

（1）复制上面创建的CAVITY_MILL_R，粘贴后工序名称为CAVITY_MILL_F4。

（2）切削区域选取分型面，更改刀具为D6R1。切削层范围为用户定义，切削层选择仅在范围底部。方法为MILL_FINISH，切削模式为跟随周边，步距为残余高度，最大残余高度为0.005mm，切削参数部件侧面、底面余量为0mm，其它参数不变，刀轨设置中进给率和速度，主轴速度为1,500转/min，进给率为800mm/min。型芯分型面3轴数控精加工刀轨如图7所示，型芯数控精加工仿真如图8所示。

图7 型芯分型面3轴数控精加工刀轨

图8 型芯数控精加工仿真

型芯数控精加工工序导航器如图9所示，后处理后，生成的NC代码如图10所示。

图9 型芯数控精加工工序导航器

图10 生成的NC代码

6 结语

UG软件CAM模块数控加工功能十分强大，数控多轴加工零件时采用自动编程可大大提高编程效率。