基于UG NX的獎杯零件多軸數(shù)控加工

摘要：介紹了獎杯零件的數(shù)控加工工藝，基于UG NX軟件的獎杯零件多軸數(shù)控加工方法，可消除定位加工曲面時機(jī)床產(chǎn)生的接刀誤差，使所加工的曲面連續(xù)且光滑。

關(guān)鍵詞：獎杯零件;多軸數(shù)控加工;UG NX

0 引言

UG NX軟件給用戶提供了豐富的變軸編程功能，其中可變軸曲面輪廓銑是指加工過程中刀軸的方向線可以連續(xù)變化，以實現(xiàn)連續(xù)多軸聯(lián)動加工，這種加工方法可以克服定位加工曲面時機(jī)床產(chǎn)生的接刀誤差，使所加工的曲面連續(xù)且光滑。在實際加工過程中，要根據(jù)具體加工零件，恰當(dāng)選取驅(qū)動方法及軸向控制方法，使刀位點在零件上分布均勻，旋轉(zhuǎn)軸的擺動角度在機(jī)床的允許行程內(nèi)，并且傾斜軸的擺動角度盡可能小。

1 獎杯零件工藝分析

某獎杯模型如圖1所示，該零件是工藝品，零件尺寸公差為±0.05 ?mm。零件的毛坯材料為？準(zhǔn)60 mm×175 mm的鋁合金實心圓棒料，為減少在五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的開粗加工時間，可以先把毛坯料用車床切削去除盡可能多的余料，保證直徑尺寸為53.9 mm×169 mm，然后上五軸機(jī)床數(shù)控銑，裝夾方案采用三爪自定心卡盤裝夾。先對左右兩半部分進(jìn)行型腔銑粗加工，半精加工，再進(jìn)行變軸輪廓曲面銑精加工，再斜面光刀精加工，接著用小刀具刻字，最后線切割，切除多余的夾持料。

2 獎杯零件加工編程過程

2.1 ? ?零件開粗

經(jīng)過車削后的毛坯還有較大的余料需要去除，粗加工采用型腔銑定位粗銑加工。毛坯設(shè)置為包容圓柱體，先創(chuàng)建軸線方向為+X的型腔銑粗加工刀路，設(shè)置？準(zhǔn)10 mm的平底刀，余量為0.3 mm，層深為0.5 mm。主軸轉(zhuǎn)速2 000 r/min，進(jìn)給率500 mm/min，創(chuàng)建型腔銑粗加工刀路，再復(fù)制刀路，創(chuàng)建軸線方向為-X的型腔銑刀路，注意切削層要超過最大外徑處，保證兩次刀路的銜接。圖2為獎杯零件粗加工刀路。

2.2 ? ?外形曲面半精加工

外形曲面半精加工采用區(qū)域輪廓銑，使用刀具為R3 mm的球頭刀，余量為0.1 mm，步距為0.15 mm。主軸轉(zhuǎn)速3 000 r/min，進(jìn)給率1 000 mm/min，圖3為外形曲面半精加工刀路。

2.3 ? ?外形曲面精加工

外形曲面精加工采用多軸加工中的可變輪廓銑，設(shè)置驅(qū)動體為曲面（包容圓柱體的最大外徑片體），使用刀具為R2 mm的球頭刀，余量為0 mm，曲面區(qū)域驅(qū)動參數(shù)按步距的殘留高度0.01 mm計算得到。主軸轉(zhuǎn)速4 500 r/min，進(jìn)給率1 500 mm/min。圖4為外形曲面精加工刀路。

2.4 ? ?斜面光刀

斜面光刀采用定向平面銑。創(chuàng)建平面銑加工刀路，刀軸為垂直于斜面，使用刀具？準(zhǔn)10 mm的平底刀，余量為0 mm。主軸轉(zhuǎn)速2 000 r/min，進(jìn)給率500 mm/min。創(chuàng)建一個平面的刀路，然后旋轉(zhuǎn)刀路，得到其他5個斜面刀路。圖5為斜面光刀刀路。

2.5 ? ?底座刻字精加工

底座刻字精加工也采用多軸加工中的可變輪廓銑，設(shè)置驅(qū)動體為曲線，選取字體為驅(qū)動體，注意每一個獨立的筆畫線條選取完成以后，單擊鼠標(biāo)中鍵，再選下一個封閉線條，使用刀具？準(zhǔn)1 mm的鍵槽銑刀，余量為0 mm，刻字深度為-0.2 mm，主軸轉(zhuǎn)速4 500 r/min，進(jìn)給率500 mm/min。圖6為刻字刀路。

2.6 ? ?生成后處理程序

選取開粗刀路，選取五軸后處理器，生成粗加工后處理程序，再依次生成外形曲面半精加工后處理程序、外形曲面精加工后處理程序、斜面光刀后處理程序以及底座刻字精加工后處理程序。

3 獎杯零件Vericut仿真驗證

程序的正確與否需要用Vericut仿真軟件進(jìn)行仿真驗證，仿真結(jié)果分析了零件有無干涉情況，有無過切、欠切等情況。若切削模型不理想，需要調(diào)整和更換NC程序，再次仿真加工，直至切削模型與設(shè)計原型一致，然后對程序進(jìn)行優(yōu)化。圖7為Vericut軟件機(jī)床仿真驗證結(jié)果。

4 結(jié)語

本文以某獎杯零件數(shù)控加工為例，介紹了零件的工藝工裝、UG NX軟件編程過程和Vericut軟件仿真加工過程，經(jīng)Vericut軟件仿真加工驗證，該加工刀路合理可行。

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收稿日期：2020-02-06

作者簡介：曹旺萍（1973—），女，江蘇南京人，實驗師，研究方向：數(shù)控編程及加工。