回轉零件數控加工研究

楊柳 雒鈺花

摘 要：出于提高回轉類零件加工效率的考慮，本文采用UG軟件對零件進行造型與自動編程，并通過VERICUT軟件對生成的加工程序進行模擬仿真，然后將經過驗證的零件加工程序G代碼傳輸到FANUC數控機床，完成回轉類零件的數控加工。實驗表明該方法可行，通過模擬驗證的程序安全性高，零件的報廢率大大降低，加工質量得到了提升，對實際生產具有指導意義。

關鍵詞：回轉零件;數控加工;UG;Vericut軟件

0 引言

隨著制造業升級轉型，數控技術不斷地發展，零件加工的復雜程度也越來越高，對于零件加工的質量和效率也提出了更高的要求，更多的零件要求整體性加工，盡量減少零件的裝配部分，降低零件的裝夾次數，使得普通的兩軸半或者三軸數控機床難以勝任更加復雜零件的加工要求，同時，多軸數控機床的技術不斷地成熟，多軸數控機床也得到了更加廣泛的應用。

本文采用UG軟件完成回轉類零件的多軸加工自動編程，得到的G代碼放在VERICUT軟件中進行模擬仿真加工，驗證程序的正確性，最終經過驗證的程序通過FANUC四軸數控對毛坯進行切削加工。

1 多軸數控加工

相比較與普通的三軸機床運動結構，多軸數控機床不僅具有X、Y、Z三個移動軸，在此基礎上附加1～2個旋轉軸，使得工件在直線移動的過程中還具備了角度的旋轉，實現了多軸聯動切削加工的能力，可以加工空間曲面復雜的零件，其中就包括回轉類的零件。多軸數控機床因為其加工精度較高，往往用于零件的精加工。

2 UG軟件自動編程

2.1 建模

UG軟件具有強大的實體造型、程序編譯、運動仿真以及加工仿真模塊，可以滿足三維設計和數控加工的需要，可以造型各種形狀的三維實體，使用方便，在企業工廠和科研院校應用十分的廣泛，對于形狀特殊的非標準件，還可以對UG軟件進行二次開發，大大提高了UG軟件的適應能力。

2.2 加工參數及刀路設計

制定零件的加工工藝以及裝夾方法，回轉類零件的加工根據先粗后精的加工原則完成表面特征的粗精加工，為了保證斜面的表面質量，采用球頭銑刀進行加工，增大刀刃與被切削表面之間的接觸面積，減低表面粗糙度值。零件的回轉軸心與工作臺的A旋轉軸重合，使得零件一次裝夾就可以完成兩個面的加工，減少重復定位造成的誤差，當零件完成一面的加工之后，零件圍繞著A軸旋轉180°即可加工另外一側，保證加工精度，刀路設計具體操作如下。

（1）粗加工，在UG軟件中創建刀具類型，選擇“MILL-CONTOUR

”，粗加工刀具選擇平底立銑刀，直徑10mm;創建幾何體，毛坯類型選擇“MILL- CONTOUR”，幾何子類型選擇默認，名稱定為MCS;創建加工工序，工序類型選擇“MILL- CONTOUR”，定義加工工序子類型選擇型腔銑CAVITY-MILL，程序選擇PROGRAM，刀具選擇之前定義的平底立銑刀，幾何體選擇WORKPICEC，方法選擇METHOD;切削模式采用跟隨周邊，步距選用刀具平直方式，平面直徑百分比之70，公共每刀切削深度保持恒定，定義每刀的切削深度最大不超過1mm，切削層定義對象為回轉類零件，范圍深度設置為30mm，測量開始位置為零件頂層，每刀切削深度1mm;切削參數菜單欄中定義加工策略，切削方向采用順銑加工，切削順序選為深度優先，刀路方向內向，對于余量要求為0.3mm，單擊“確定”按鈕，得到圖1所示刀路軌跡。

（2）精加工，創建刀具類型，選擇“MILL-CONTOUR”，精加工刀具選擇球頭銑刀，直徑8mm;創建幾何體，毛坯類型選擇“MILL- CONTOUR”，幾何子類型選擇默認，名稱定為MCS;創建加工工序，工序類型選擇“MILL- CONTOUR”，定義加工工序子類型選擇深度輪廓加工ZLEVEL-PROFILE，程序選擇PROGRAM，刀具選擇之前定義的球頭銑刀，幾何體選擇WORKPICEC，方法選擇METHOD;陡峭空間范圍不設定，合并距離為3mm，最小切削長度為1mm，公共每刀切削深度設為恒定，最大距離0.2mm;切削層選為最優化，切削方向為混合，切削深度始終深度優先，單擊“確定”按鈕，得到圖2所示刀路軌跡。

2.3 刀路G代碼生成

刀路軌跡在生成以后，可以看到圖中的刀具移動路徑，以此為基礎來生成相應的G代碼。在項目樹中，選擇對應粗精加工刀路子工序，單擊“后處理”選項，彈出后處理器對話欄，本次加工采用的是四軸數控機床，后處理類型一欄中選擇MILL-4-AXIS，生成的G代碼就具有四軸加工能力，確定文件輸出類型為記事本TXT，單擊“確定”按鈕即可完成數控加工程序G代碼的生成。

3 VERICUT軟件模擬仿真

通過對零件的加工過程進行仿真，可以檢驗程序的正確性，大大降低加工過程的出錯概率。VERICUT軟件是集加工仿真與優化設計于一體的機械加工過程模擬平臺，內置多種數控機床操作系統，可以高度還原切削加工的整個加工過程，減少程序設計周期，提高程序的正確性。模擬過程如下：設置數控機床的幾何模型和運動方式，建立毛坯、刀具和夾具的模型，選擇FANUC操作系統，將UG生成的零件加工程序載入到VERICUT軟件中，在虛擬的環境中驗證程序的加工，并優化。

4 零件加工

回轉類零件的程序經過軟件模擬加工驗證后，通過機床RS232通信串口傳輸到四軸數控機床中進行實際加工，毛坯件采用的是鋁件，實際加工出的效果如圖3所示，零件加工過程平穩，且表面質量較高。

5 結語

本文以回轉類零件為例，設計合適的加工工藝，通過UG軟件將零件的加工程序編制出來，再由VERICUT軟件對生成的加工程序G代碼進行模擬加工仿真，驗證程序的正確性，通過驗證的程序輸入至四軸數控機床中進行實體加工，驗證了回轉類零件加工與軟件結合的可靠性和正確性。通過該方式可以提高加工過程的效率，減少首件試切的不穩定性，保護機床的安全，為實際加工提供借鑒意義。

參考文獻：

[1]博飛，包笑燕.基于UG五軸葉輪模塊數控加工與仿真[J].機械管理開發，2018（10）：17-18.

[2]張海濤.基于Vericut的數控程序仿真技術研究[J].新技術新工藝，2011（01）：26-29.

[3]阮曉光，王寅晨，張黨飛.基于UG與VERICUT的數控加工仿真[J].煤礦機械，2012（03）：126-127.

[4]楊勝群.VERICUT數控加工仿真技術[M].北京：清華大學出版社，2010.

[5]孫慧，劉新旺.基于VERICUT的虛擬數控機床建模方法研究[J].精密制造與自動化，2017（02）：58-59.

[6]張文，范敏，朱文利.VERICUT在數控加工工藝研究中的應用[J].煤礦機械，2014（09）：147-149.

[7]何延輝.基于NX CAM & Vericut的曲面窄槽數控仿真與加工[J].煤礦機械，2018，39（09）：86-88.

基金：陜西國防工業職業技術學院校級科研項目（Gfy17-31）

作者簡介：楊柳（1989-），男，陜西西安人，碩士研究生，助教，研究方向：數控加工技術，主要從事CAD/CAM、數控加工教學研究工作。