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基于FANUC 0i MA系统的MasterCAM 9.0后置处理程序的编辑

时间:2006/6/14 15:46:40

I-DEAS 10 NX Series软件是美国UGS公司推出的一套包含计算机辅助设计、制造和工程分析(CAD/CAM/CAE)的集成软件系统,模块众多,功能强大。软件采用了主模型技术和当今CAD领域最先进的变量化造型系统,为企业新产品开发提供了完整的解决方案和强有力的技术支持。自从许昌烟草机械有限责任公司1998年购置I-DEAS软件以来,它就在烟机新产品开发的各个阶段得到了广泛的应用,极大地提高了产品质量,缩短了产品开发周期,创造了很好的经济效益。创成式加工(Generative Machining)是I-DEAS软件集成的加工模块,该模块提供了2.5~3轴铣削加工,4~5轴点位加工和车削加工,每种加工方式有多种加工策略供选择。创成式加工不仅可以直接加工由I-DEAS软件造型(Master modeler)模块设计的曲线、曲面和实体,而且可以对通过数据接口导入的其他CAD系统生成的零件进行NC编程。编程人员根据工件的特点,通过选择加工方式,制定加工策略,生成刀具路径,再通过软件提供的C-Post通用后置处理程序对生成的刀具路径编译,得到针对不同数控机床控制系统的加工程序,加工程序再通过DNC程序传输软件传输到数控机床进行加工,最终得到设计的零件。利用I-DEAS软件提供的强大功能,我们对卷烟机上使用的多种异型件进行了三维造型,设计了刀具路径,生成了加工程序,并在车间从瑞士进口的VCP1000高速铣床上试制成功。下面是我们利用I-DEAS软件解决平面凸轮槽加工难题的例子,写出来与大家交流。

    一、问题的提出

    我厂P70卷烟机有种平面凸轮槽零件,如图1所示。

图1 P70卷烟机的平面凸轮槽零件

其中滚子中心轨迹由极坐标给出,图纸要求滚子在凸轮槽中运动光滑流畅,但是图纸中只给出了36个点的坐标,相当于每隔10°有一个坐标点,由于间隔过大,这些点不能准确地表达出凸轮滚子运动的规律,使加工无法进行。

    二、问题的解决过程

    1.失败的尝试
   
    根据以往的经验,解决轮廓控制点间隔过大的问题需要在这36个坐标点之间插值进行细化,但是通过计算发现,如果保证两个插值点之间间距约0.5mm时,就要插入近400个点,计算量很大,而且无法确定点与点之间的插值方式,通过手工计算是很难完成插值的。为此,我们利用MasterCAM软件采集了近400个坐标点。以下是操作的简要过程。

    (1)构造凸轮轮廓
   
    通过构造点的方式将36个坐标点输入,再使用Spline(样条)曲线将输入的36个点串连起来,结果如图2所示。
 

图2 输入凸轮轮廓

    (2)创建二维轮廓刀具路径
   
    点击TooLpaths刀具路径创建按钮,选择Contour二维轮廓刀具路径,选择图2所示的串连并确定,软件弹出加工参数设置对话框,选择Φ10mm刀具,并设置轮廓参数如图3所示。
 

图3 设置轮廓参数

    (3)得到插值点
   
    生成轮廓刀具路径,并进行后置处理得到刀具中心在轮廓上的加工程序,从而得到将近400个凸轮滚子中心运动轨迹上的插值点。所生成的加工程序,如图4所示。
 

图4 所生成的加工程序
   
   

    利用上述方法得到的插值点,我们编制了数控程序,并在车间VCP1000高速铣上试用,一个新的问题出现了:由图1可知,凸轮槽槽宽Φ22+0.05,尺寸要求严,如果直接利用Φ22刀具加工,无法达到图纸精度要求。因此,我们原定加工方案是利用Φ16机夹刀粗铣型腔,再使用Φ16侧精刃铣刀并利用数控装置的半径补偿功能精加工凸轮轨道面。但是由于坐标点数过密造成刀具过切,使得刀具补偿功能无法使用,机床拒绝执行程序,使得加工无法进行。针对这一问题,我们仔细分析了解题思路,认为在上面的解题过程中,思路过于僵化、简单,看到图纸中描述凸轮滚子中心线轨迹坐标点数不足,只习惯性的想到插值进行细化,未考虑整个加工过程,结果使问题陷入僵局。

    2.问题的解决
   
    这里,我们想到了I-DEAS软件。为何不用I-DEAS软件强大的造型和加工功能去解决凸轮槽的加工难题呢?思路正确了,问题也就解决了。下面是利用I-DEAS软件加工凸轮槽的简要过程。

    (1)建立基础实体
   
    起动I-DEAS,进入软件造型模块,在任务命令菜单区选择图形按钮,在软件默认绘图平面原点画Φ220圆,选择拉伸命令按钮,点击Φ220圆形作为截面拉伸30mm,生成如图5所示的基础实体。
 

图5 生成基础实体

(2)建立凸轮槽三维模型
   
    点击任务命令菜单区按钮,选择图5所示的A面作为绘图平面,选择图形按钮,在绘图平面上Φ220圆的圆心处建立参考坐标系,选择建立参考点命令按钮,将描述凸轮滚子中心轨迹的36个坐标点依次输入,得到36个参考点,点击样条曲线绘制按钮,将36个参考点光滑连接起来,建立凸轮滚子中心轨迹线,选择偏移功能按钮将这条轨迹线向两侧各偏移11mm,点击实体拉伸特征生成按钮,选择通过偏移得到的两条曲线作为截面,在基础实体上切除材料得到凸轮槽特征。然后通过类似方法创建工件的其他特征,最终得到的工件实体模型如图6所示。
 

图6 所生成的实体模型

    (3)建立凸轮槽粗加工刀具路径
   
    在I-DEAS软件窗口右上角的任务列表区选择创成式加工(Generative Machining)任务,如图7所示。软件进入创成式加工环境,任务图标菜单区的功能按钮将有所变化,而且,在造型模块中建立的平面凸轮槽工件将直接带入加工模块。点击图标按钮,建立加工任务,点击图标按钮,选择凸轮槽实体模型,建立加工对象。点击建立新操作图标按钮,打开操作选择对话框,选择型腔铣(Volume Clear)加工方式,如图8所示,点击Create按钮,打开操作设置对话框,如图9所示。
 

图7 任务选择对话框
 
图8 操作选择对话框
 
图9 操作设置对话框

    通过对图9中各项目的设置,最后得到凸轮槽型腔粗加工的刀具路径如图10所示。
 

图10 粗加工的刀具路径

    (4)建立凸轮槽侧面精加工刀具路径
   
    点击建立新操作图标按钮,打开操作选择对话框,选择轮廓铣(Profile)加工方式,如图11所示。点击Create按钮,打开操作设置对话框,如图9所示。
 

图11 操作选择对话框

    通过对图9中各项目的设置,最后得到凸轮槽侧面滚子轨道面精加工的刀具路径如图12所示。
 

图12精加工的刀具路径

    (5)后置处理,生成数控机床加工程序
   
    先后选择图标按钮,分别生成凸轮槽粗、精加工操作的中性刀位文件和针对 Mikron(米克朗)高速机床上使用的HeidenHain(海德汉)控制系统的数控加工程序,程序文件如图13所示。将程序在机床上试用后,加工得到的凸轮槽表面光滑圆顺,滚子在槽中移动流畅,没有冲击感,性能指标完全满足使用要求,平面凸轮槽加工难题得到圆满解决。
 

图13 最终生成的加工程序

    三、结束语
   
    平面凸轮槽加工难题的解决过程告诉我们,在利用数控机床进行加工时,要积极开阔思路,能够从不同的角度去分析问题的解决方法,同时,深入学习CAD/CAM软件的功能,扩大辅助软件在工作中的应用范围,而且能够利用工具软件之间的不同点,取长补短,联合使用去解决实际遇到的难题。

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