基于UG NX10茶壺的五軸數控加工

廖曉明,呂輝

（河源職業技術學院,廣東 河源 517000）

基于UG NX10茶壺的五軸數控加工

廖曉明,呂輝

（河源職業技術學院,廣東 河源 517000）

分析了茶壺五軸聯動數控加工的工藝，通過合理設置UG CAM的驅動方法、投影矢量、刀軸控制等參數,以茶壺模型為加工對象給出五軸加工詳細加工方案，使用UG NX10對茶壺進行五軸加工刀路軌跡設計，運用定軸和五軸聯動等方法生成NC程序,通過VERICUT仿真軟件進行仿真加工,驗證程序后再通過實際機床進行加工,因此縮短了加工時間,提高了生產效益,保證了產品質量,有較強的借鑒意義。

茶壺;后處理;VERICUT;五軸加工

0 引 言

現代智能制造加工的產品結構復雜，精度要求高，傳統的三軸數控銑床很難滿足復雜零件加工的工藝要求，且加工工藝結構復雜，加工時間長，精度要求高，難以保證產品的質量。五軸數控加工的優勢在于，一次裝夾五面加工，刀具避免零線速度加工，保證產品的表面質量，可以使用較短的刀具加工陡峭側壁，對于直紋面可以利用刀具的側刃進行加工，提高了加工的效率，文中茶壺就是通過五軸數控機床進行加工。通過對茶壺定軸的開粗，五軸聯動加工壺內腔，內腔有倒扣，采用了朝向點刀軸控制，刀具的裝刀長度也將受影響，在五軸機床上避免了刀具所受限制，可以改變加工刀軸來避免刀具的伸長量，本例是通過茶壺介紹了五軸數控加工。

1 茶壺零件的工藝分析

如圖1所示為茶壺模型圖。該產品直徑為φ115 mm，材料為硬鋁，毛坯外形尺寸為φ120 mm×70 mm,該零件模型有底座、壺嘴和手把，壺口有倒扣，需注意加工策略安排，其深度為35 mm，過程中應選擇合理的刀具，根據零件的特點，編排加工工藝路線，安排加工工序為定軸粗加工→定軸局部半精加工→定軸曲面精加工→可變輪廓曲面精加工→壺嘴鉆孔加工→五軸刻字加工。

圖1 茶壺模型

2 茶壺五軸數控加工刀路編寫與現場實際加工

2.1 毛坯件的裝夾

首先在毛坯底部銑床上手動鉆4個M8的工藝孔,其4個工藝孔用內六角螺母固定在夾具上,夾具用T型螺栓固定在工作臺的T型槽上,然后用扳手鎖緊固定住，如圖2所示。

2.2 加工座標系的確定

采用萊鈉克五軸加工系統，其系統帶有刀尖跟隨功能，刀具與工件接觸時，雙轉工作臺擺動，為了保持刀尖與工件始終接觸，機床會自動調整XYZ坐

標軸的移動來實現，刀具的刀尖始終與零件接觸擺動。為了方便加工對刀，加工座標系設置在工件頂部中心位置。

2.3 零件加工工序內容及刀具創建

茶壺后處理出來的程序通過軟件Vericut7.3對NC代碼進行仿真模擬，Vericut通過機床配置與實際機床1：1的配置，通過驗證NC代碼、刀具軌跡仿真、模型比對，可以有效地檢查出過切、干涉、碰撞等錯誤軌跡。該軟件還可以優化刀具路徑、改進表面質量、延長刀具壽命、提前預知NC程序是否安全可靠，文中加工仿真正是利用了這一特性，實現了NC代碼驗證加工。

圖2 毛坯裝夾

圖3 茶壺粗加工

圖4 茶壺半精加工

2.4 定軸粗加工

型腔銑開粗，刀具選用D16三刃平底刀，切削方式為“跟隨部件”，每刀切削深度為1 mm，切削參數設置為“順銑，深度優先”，留0.3 mm的加工余量。設置進給參數，主軸轉速為“7000”，進給速度為“2800”，如圖3所示。

選擇鉆孔加工，刀具選用ZT3鉆頭，指定壺嘴孔，刀軸“指定矢量”，循環類型為“標準鉆，深孔”設置切削深度為45 mm。設置進給參數，主軸轉速為“1100”，進給速度為“100”，如圖7所示。

文字是通過UG命令［纏繞與展開］選項，在圓錐曲面做纏繞文字，三軸數銑機床在一整圈圓錐面上刻字加工很難完成，采用五軸聯動機床加工簡單方便，可變輪廓銑加工，刀具選用雕刻刀0.2，驅動方法選擇“曲線/點”，刀軸選擇“遠離直線”。部件余量設置“-0.08”。

2.5 定軸局部半精加工

采用型腔銑半精加工，切削方式為“跟隨部件”，刀具選用D6平底刀，每刀切深為0.5 mm，參考刀具選擇“D16平底刀”，留0.2 mm余量，如圖4所示。

2.6 壺口內腔精加工

固定輪廓銑曲面精加工，刀具選用R3球頭銑刀，驅動方法選擇“區域銑削”，非陡峭切削模式選擇“跟隨周邊”，步距數為“0.07”，刀路方向“向外”，設置進給參數，主軸轉速為“10000”，進給速度為“2500”，如圖5所示。

2.7 壺外壁精加工

可變輪廓銑曲面精加工，刀具選用R5球頭銑刀，驅動方式選擇“曲面”，切削模式選擇“螺旋”，步距數為“150”，投影矢量選擇“刀軸”，刀軸選擇“朝向點”。并輸入朝向點坐標為“0，0，5”。 設置進給參數，主軸轉速為“10000”，進給速度為“2000”，如圖5所示。

圖5 可變輪廓銑精加工

圖6 固定輪廓銑精加工

2.8 鉆孔加工

水景在小尺度空間景觀設計應用中還應注意以下指導思想和設計原則：①因地制宜，注重整體布局以及與周邊環境相協調；②推陳出新，動靜結合，避免單調呆板，體現水景時代亮點，營造特色景觀；③重視水景營造的經濟性與可行性以及后期維護、治理便捷性；④以人為本，重視公眾參與性及安全性.

2.9 刻字

3.1 微波消融術后細胞與組織的病理變化 微波在生物組織中傳播并導致組織與細胞內部生熱是微波消融治療腫瘤的基本機制。迅速而劇烈的升溫致細胞快速失活，發生不可逆損傷，繼發壞死過程。在壞死的早期階段如微波消融術后即刻，細胞呈凝固性失活狀態，壞死尚未開始，此時細胞形態可無改變；細胞死亡數小時至 10 h 后逐漸出現核固縮、核碎裂、核溶解、細胞質嗜酸性及間質崩解等壞死的形態學改變。研究發現，活體豬肝臟在微波消融后 2～5 d，出現大片細胞壞死，壞死周圍組織充血、水腫，炎癥細胞浸潤逐漸增多；7～10 d 壞

3 加工仿真

刀具的創建、刀具的選用應從機床、材料的特性、零件產品的復雜結構、加工成本等考慮，在導航工具條“機床視圖”按鈕，分別創建刀具D16平底銑刀，D6平底銑刀，R5、R3球頭銑刀，鉆頭3，雕刻刀0.2。

2.1 臨床表現 5例患者中，男性2例，女性3例；年齡45～61歲，平均(53±8)歲。5例患者均因ILD起病，發展為ARDS的病程為3周～7年。其中，4例(80%)患者ILD首診時明確了DM/PM診斷，1例ILD診斷后96個月明確DM診斷。5例患者肺部表現均為咳嗽咳痰、呼吸困難、肺部濕性羅音；肺外表現為發熱3例，關節肌肉痛3例，典型性皮疹4例(雙手多關節斑疹、丘疹，手指鱗屑樣粗糙脫皮，眶周對稱性水腫紫紅色皮疹，甲周皺襞，前胸V型及肩部紅色皮疹)。5例患者均無明顯的肌無力表現。

“宇宇才9個月大，那天他要喝水，我也疏忽大意了，倒完開水隨手就將熱水瓶放在腳邊，宇宇就這樣撲上了熱水瓶，結果他的整個大腿全燙傷了。已經住院半個月了，還需要繼續治療，估計還需要一個星期?！?/p>

4 結 語

五軸聯動加工技術廣泛應用于復雜結構曲面加工,針對茶壺的特點，對茶壺零件進行了合理的加工工序編排，采用了帶RTCP刀尖跟隨功能萊鈉克系統的五軸聯動機床，制定了合理的加工路線，選擇鎖零件工藝孔裝夾，保證了零件在安全距離加工，防止刀頭與轉臺的碰撞干涉，保證了產品的質量，提高了生產效率。該茶壺模型加工充分地展示了五軸機床加工的優點。通過模擬VERICUT仿真軟件，有效地模擬了刀具路徑軌跡，為后續在五軸機床上的實際加工優化了切削參數與走刀路徑，有效地提高了生產率和保證零件的加工質量。

圖7 鉆孔加工

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Five-axis NC Machining Based on UGNX10 Teapot

LIAO Xiaoming,LYU Hui
(Heyuan Polytechnic,Heyuan 517000,China)

This paper analyzes the technology of five-axis CNC machining of teapot.UG CAM parameters are reasonably set,including drive method,projection vector and tool axis control.The processing scheme of the five-axis machining is given.UG NX10 is used to design the five-axis tool path of the teapot.Fixed axis and five-axis linkage and other methods are used to generate NC program.VERICUT simulation software is used to simulate the processing.After the program is verified,it is processed by the actual machine tool.So the processing time is shortened,the production efficiency is improved,the product quality is guaranteed.

teapot;post-processing;VERICUT;five-axis machining

TH 164

A

1002－2333（2018）01－0133－03

（編輯明 濤）

廖曉明（1982—），男，工程碩士，講師，主要從事機械設計、材料成型及職業教育等研究工作。

2017-02-10