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倒扣類零件數(shù)控加工

2017-1-20 來源：中航飛機(jī)股份有限公司作者：郭輝，岳林峰，許鋒國。馬艷萍

摘要：倒扣類零件持有0,0負(fù)角型面是生產(chǎn)中的加工難點(diǎn)。合理編排工藝流程，正確使用uG數(shù)控編程，大部分倒扣類零件元全可以借助3軸機(jī)床順利完成。根據(jù)生產(chǎn)中遇到的倒扣類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合UG CAM加工策略，分別給出面銑、平面銑、型腔銑、曲面銑、流線加工實(shí)現(xiàn)倒扣類零件加工的參數(shù)設(shè)置，詳細(xì)講解了曲面銑數(shù)控編程的過程。并對部分后處理無法生成T型刀(或錐形刀)NC代碼進(jìn)行了原因分析，并給出編輯pui文件或采用騙刀法生成后處理的方法，這些編程技巧、設(shè)置方法為倒扣類零件的數(shù)控加工提供了一套解決方案。

關(guān)鍵詞：倒扣：T型刀。數(shù)控編程

0.引言

航空鈑金占飛機(jī)零部件50％以上，構(gòu)成機(jī)體框架和氣動(dòng)外型，形狀復(fù)雜，選材各異。大部分零件存在C型空間、腔體結(jié)構(gòu)，形成一處或多次負(fù)角型面，而導(dǎo)致傳統(tǒng)刀具無法直接到達(dá)。三軸機(jī)床通常也無法直接進(jìn)行型面負(fù)角加工，需借助一些成型刀具，如：糖果刀、槽銑刀、錐形刀等刀具，對此類型面進(jìn)行銑削加工。而此類負(fù)角型面，也就是人們13中常稱之倒扣。具有倒扣特點(diǎn)的零件，顧名思義就是倒扣類零件，此類零件一直也是生產(chǎn)中的加工難題。各類CAM軟件也紛紛為之出謀劃策，陸續(xù)提供了一些良好的加工策略，在面銑模板中增加了直壁倒扣類加工選項(xiàng)，便于編程選用。

1.倒扣類零件CAM編程

倒扣類零件3軸加工，刀具多選用T型銑刀或錐形刀，此類刀具回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，側(cè)刃切削速度大，加工表面質(zhì)量好，可有效解決端面精銑加工時(shí)刀具中心線速度為零的問題，還便于解決大多數(shù)負(fù)角型面倒扣類零件加工。其中UG CAM中部分操作，合理設(shè)置參數(shù)，可用于解決倒扣類零件，主要涉及的操作有：

1．1面銑加i

對于直壁C型槽倒扣問題，可通過面銑操作一“切削參數(shù)”合理設(shè)置而解決，大體可分為：1)定義T型刀或夾持器；2)在面銑中指定部件、面邊界，其中面邊界為倒扣底面；3)打開“切削參數(shù)”對話框策略頁面中的防止底切，加工時(shí)刀具將伸到底切區(qū)域；4)設(shè)置其他參數(shù)，刀軌生成。

1．2平面銑加工

對于規(guī)則負(fù)角型面，如矩形溝槽倒扣、含有固定拔模斜度的錐面(圖2)、斜面等零件，可通過設(shè)置切削層參數(shù)，實(shí)現(xiàn)錐形刀加工。

1．3型腔銑

“允許底切”是型腔銑實(shí)現(xiàn)倒扣加工的主要手段。正常情況下，UG軟件型腔銑“允許底切”放置于“切削參數(shù)”的“更多”選項(xiàng)下，“容錯(cuò)加工”去掉打鉤才會(huì)出現(xiàn)的，當(dāng)“允許底切”打鉤之后系統(tǒng)會(huì)彈出警告對話框。但由于軟件定值等問題，部分型腔銑“切削參數(shù)”中并未將“容錯(cuò)加工”設(shè)置選項(xiàng)放置于其中，需手動(dòng)在“定制對話框”中添加“容錯(cuò)加工”選項(xiàng)，勾選“允許底切”。同時(shí)，在毛坯幾何體選擇“自動(dòng)塊”(高版本叫“包容塊”)時(shí)，會(huì)彈出“小平面體只能用于公差加工”警告對話框，刀軌無法生成，重新創(chuàng)建實(shí)體模型做毛坯或在“切削參數(shù)”采用“修剪邊界”確定加工區(qū)域方可解決此問題。

其他參數(shù)設(shè)置按慣例，簡單倒扣類問題均可解決。

1．4曲面加工

復(fù)雜倒扣類零件的加工，首推曲面銑與流線加工，雖然參數(shù)設(shè)置略為復(fù)雜，但刀路流暢、進(jìn)退刀少，適用范圍廣。

1．4．1曲面銑

1)創(chuàng)建T型刀(或錐形刀)。2)指定部件及毛坯。打開可變輪廓銑界面，“指定部件”一般情況下建議不選取，或是在選取部件后產(chǎn)生異常刀軌時(shí)，取消“指定部件”選擇項(xiàng)。3)“驅(qū)動(dòng)方法”一“曲面”，選取側(cè)壁曲面。選取多個(gè)曲面時(shí)，相鄰曲面u、V柵格線需對等；“切削區(qū)域”，“刀具位置”默認(rèn)；“切削方向”選擇沿最長邊方向；“材料方向”選箭頭朝基體外的方向，“偏置”，“切削模式”默認(rèn)或根據(jù)情況調(diào)整。4)“投影矢量”、“刀軸”控制默認(rèn)。曲面銑生產(chǎn)的刀路整潔，加工的零件表面質(zhì)量高，是端面凸輪、扭簧類零件加工的首選方案陽，同時(shí)，也是曲面半精、精加工首選策略。

1．4．2流線加工

流線加工類似于曲面加工，不同之處在于流線加工需指明流曲線和“交叉曲線”，其余設(shè)置環(huán)節(jié)均可參考曲面銑。

2.后處理

倒扣類零件數(shù)控編程中，主要遇到的問題有：程序完成后，部分后處理無法生成T型刀(或錐形刀)對應(yīng)的NC代碼。目前，解決此類問題最常用的方法：通過后處理編輯器編輯pui文件或是采用騙刀法生成后處理。大多后處理含描述刀具信息的程序代碼，當(dāng)程序編譯過程中未能讀取到刀具直徑、刃長等相關(guān)信息時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈出錯(cuò)誤提示，強(qiáng)行終止后處理進(jìn)程。因此，最簡單的方法是刪除讀取刀具信息相關(guān)的代碼。運(yùn)行后處理構(gòu)造器，打開后處理pui文件一“program＆tool path”一“program”或“custom command”，查找對應(yīng)程序段板塊，直接刪除即可。對于精通后處理編輯語言的人員，可在后處理pui文件中添加switch選擇語句，完善后處理，支持讀取T型刀(或錐形刀)的相關(guān)功能。

騙刀法，主要針對刀具單向側(cè)刃切削(即一側(cè)R刃切削或一側(cè)R刃與相連圓柱面同時(shí)切削)。通俗的講，就是用等直徑端銑刀代替T型刀，保留相同根部倒角尺，在不考慮刀具與零件干涉情況下，直接后處理生成NC代碼的方法。因此，騙刀與T型刀(或錐形刀)必須具有良好一致性。需注意的是：騙刀非單向側(cè)刃切削時(shí)，生成的NC代碼會(huì)產(chǎn)生過切現(xiàn)象，甚至更為嚴(yán)重的惡性后果，因此騙刀法使用前必須判定是否非單向側(cè)刃切削。單向側(cè)刃切削判斷可通過UG 2D刀軌仿真，觀察刀具與刀軌貼合情況。當(dāng)然，最精確有效的方法莫過于通過VERICUT仿真驗(yàn)證。

3. VERICUT仿真驗(yàn)證

VERICUT仿真可準(zhǔn)確檢測零件過切、殘留量，判斷程序的正確與否。通過仿真驗(yàn)證后的數(shù)控程序，能減少故障發(fā)生率，降低試加工零件的調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)，消除潛在的碰撞錯(cuò)誤，有力地保護(hù)刀具與夾具、機(jī)床等。因此，選用騙刀法VERICUT：進(jìn)行仿真。依次設(shè)置好VERICUT“選項(xiàng)”配置，選擇部件及毛坯，機(jī)床、后處理控制器、加工坐標(biāo)等，進(jìn)行仿真分析，圖7為起落架油針部件側(cè)面油槽某一時(shí)刻切削情況。待仿真完成后，利用軟件“自動(dòng)比較”功能，分析零件過切、殘留不超過0．05 mm，可見程序正確有效。

4.結(jié)論

倒扣類零件特有的負(fù)角型面是加工難點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)中，合理編排工藝流程，正確使用UG數(shù)控編程，大部分倒扣類零件完全可以借助3軸機(jī)床順利完成。文中分別講解了面銑、平面銑、型腔銑、曲面銑、流線加工，實(shí)現(xiàn)倒扣加工的參數(shù)設(shè)置方法。對數(shù)控編程中，T型刀(或錐形刀)后處理無法進(jìn)行做了詳細(xì)分析，并給出了相應(yīng)解決方案，這些編程技巧、設(shè)置方法為倒扣類零件的數(shù)控加工提供了一套解決方案。

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