1、1 UG NX8.0数控加工基础教程 韩伟主编本章节目录本章节目录26.1多轴加工概述6.2多轴加工的特点6.3圆柱凸轮多轴加工实例零件图6.4加工工艺分析6.5创建加工操作6.6后处理与集成仿真习题36.1多轴加工概述 在UG NX中，多轴加工主要是指可变轴曲面轮廓铣和顺序铣这两种加工方法。两者针对的待加工的复杂曲面具有不同点，加工方法类型具有很大的区别。 可变轴曲面轮廓铣用于由轮廓曲面形成区域的精加工。它可以通过精确控制刀轴和投影矢量，使刀轨沿着非常复杂的曲面的复杂轮廓移动。可变轴曲面轮廓铣为4、5轴的加工中心提供了强大而有效的加工手段。 顺序铣用于连续加工一系列相接表面，并对面与面之间的
2、交线进行清根加工，是一种空间曲线加工方法。一般用于零件的精加工，可保证相接表面光顺过渡。顺序铣可以用于固定轴轮廓铣，也可以用于可变轴曲面轮廓铣，可以在3、4或5轴机床上精加工零件。顺序铣操作运用刀具“线性”运动来完成零件边沿的精加工。 多轴加工主要用于半精加工或精加工曲面轮廓铣削，其加工区域由选择的表面轮廓组成，并且提供了多种驱动方法和走刀方式。因此多轴加工可以对不同的部件轮廓曲面选择最佳的切削路径和切削方法，进而满足各种复杂型面的加工要求。6.2多轴加工的特点 NX多轴加工主要通过控制刀具轴矢量、投影方向和驱动方法来生成加工轨迹。加工关键就是通过控制刀具轴矢量在空间位置的不断变化，或使刀具轴
3、的矢量与机床原始坐标系构成空间某个角度，利用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完成。 多轴加工通过对刀轴的变化控制可以把许多复杂的问题简单化，因此多轴加工具有以下特点： 1. 减少零件的装夹次数，缩短辅助时间，提高定位精度； 2. 可以加工斜角和倒勾等三轴无法加工的区域； 3. 用更短的刀具从不同的方位去接近零件，增加刀具刚性； 4. 让刀具沿零件面法向倾斜，改善切削条件，避免球头切削； 5. 使用侧刃切削，获得较好表面，提高加工效率 6. 可用锥度刀代替圆柱刀，柱面铣刀代替球头刀加工。 在NX中多轴加工的加工方式主要有：固定轴功能实行定位加工、可变轴曲面铣实行联动加工和顺序铣实行多轴联动清根这三种方
4、式。固定轴功能实行定位加工是指机床的旋转轴先转到一固定的方位后加工，转轴不与联动，各固定轴加工方式都可指定刀具轴实现多轴加工。可变轴曲面铣实行联动加工是指在实际切削过程中，至少有一个旋转轴同时参加的运动，具有强大的刀轴控制，多种走刀方式选择和刀路驱动满足加工方式的不同。顺序铣实行多轴联动清根是指适用于需要完全控制刀路生成过程的每一步骤的情况，支持轴的铣削编程，交互地一段段生成刀路。6.3圆柱凸轮多轴加工实例零件图根据凹槽凸轮的零件图，创建多轴加工程序。如图6-1所示。图6-1凹槽凸轮零件图6.4 加工工艺分析圆柱凸轮零件自动编程准备清单如表6-1所示。表6-1 圆柱凸轮零件自动编程准备清单工序
5、名称加工设备刀具毛坯多轴加工五轴加工中心20mm球头铣刀直径180mm，高度200mm棒料6.5创建加工操作 (1) 打开文件 打开文件“cylindrical_cam.prt”。 (2) 启动加工环境选择【开始】【加工】命令，出现【加工环境】对话框，在【CAM会话配置】中选择【cam_general】环境，在【要创建的CAM设置】中选择【mill_multi_axis】环境，如图6-2所示，单击【确定】按钮，进入加工环境。图6-2启动加工环境(2) 创建程序单击【加工操作】工具条上的【创建程序】按钮 ，出现【创建程序】对话框，在【类型】下拉选项选取【mill_multi_axis】选项，在【
6、名称】文本框中输入CAM_1。其余参数按系统默认，单击【确定】按钮，出现【程序】对话框，如图6-3所示，单击【确定】按钮。 图6-3创建程序 (3) 创建刀具 单击【加工操作】工具条上的【创建刀具】按钮 ，出现【创建刀具】对话框，在【类型】下拉选项选取【mill_multi_axis】选项，在【刀具子类型】选项组中选择【BALL_MILL】按钮 ，在【名称】文本框中输入“BALL_D20”，如图6-4所示，单击【确定】按钮。 图6-4创建刀具 出现【铣刀-球头铣】对话框，在【球直径】文本框输入“20”，如图6-5所示，单击【确定】按钮。图6-5创建刀具参数 (4) 创建加工坐标系和安全距离 展
7、开【操作导航器】，单击【导航器】工具条上的【几何视图】按钮 ，切换到【操作导航器几何】，选中【MCS】，单击MB3，选择【编辑】命令，出现【Mill Orient】对话框，激活【机床坐标系】组，单击【自动判断】按钮 ，选中模型左端中心，如图6-6所示，系统将自动判断，将MCS坐标原点放置于模型上表面中心处，完成加工坐标系设置。图6-6 创建加工坐标系 注意：在NX多轴加工中旋转轴中心相对于加工坐标系可以用两种方式定义： 1、把加工坐标系放置在旋转轴中心即第或轴的旋转中心。在【Mill Orient】对话框，在【细节】组中【特殊输出】下拉列表选择【装夹偏置】选项，如图6-7所示。 图6-7设置【
8、细节】选项 2、指定加工坐标系为加工编程父节点组，加工坐标系由主加工坐标系和局部加工坐标系构成，可把相关的信息数据传给后处理。在【工序导航器-几何】视图中，单击【创建几何体】按钮，出现【创建几何体】对话框，在【几何体子类型】中选择【MCS】图标 ，在【几何体】下拉列表中选择【MCS】选项，单击【确定】创建局部加工坐标系。如图6-8所示。图6-8创建局部加工坐标系 激活【安全距离】组，在【安全设置选项】下拉选项选取【平面】选项，如图6-9所示，选中模型上表面，在图形区【距离】文本框输入“10”，单击【确定】按钮。图6-9设置安全距离 (5) 在WORKPIECE节点中选择毛坯和零件几何体 展开【
9、操作导航器】，单击【导航器】工具条上的【几何视图】按钮 ，切换到【操作导航器几何】，选中【WORKPIECE】，单击MB3，选择【编辑】命令，出现【铣削几何体】对话框，如图6-10所示。 图6-10【铣削几何体】对话框 单击【指定部件】按钮 ，出现【部件几何体】对话框，单击【全选】按钮，如图6-11所示，单击【确定】按钮。图6-11指定部件 单击【指定毛坯】按钮 ，打开【毛坯几何体】对话框，在【类型】下拉列表中选择【包容圆柱体】选项，在【轴】选项中【方向】下拉列表中选择【指定矢量】选项，在图形区选择凸轮中心轴方向，如图6-12所示，单击【确定】按钮。图6-12指定毛坯 单击【加工操作】工具条上
10、的【创建方法】按钮 ，出现【创建方法】对话框，在【类型】下拉选项选取【mill_multi_axis】选项，激活【位置】组，在【方法】下拉选项选取【MILL_ROUGH】选项，在【名称】文本框输入“MILL_METHOD”，单击【确定】按钮，出现【铣削方法】对话框，在【部件余量】文本框输入“1”，如图6-13所示。(6) 创建方法图6-13创建方法 单击【加工操作】工具条上的【创建操作】按钮 ，出现【创建操作】对话框，在【类型】下拉选项选取【mill_multi_axis】选项，在【操作子类型】选项中单击【CAVITY_MILL】按钮 ，激活【位置】组，在【程序】下拉选项选取【CAM_1】选项
11、，在【刀具】下拉选项选取【BALL_D8】选项，在【几何体】下拉选项选取【WORKPIECE】选项，在【方法】下拉选项选取【MILL_METHOD】选项，在【名称】文本框输入“VARIABLE_CONTOUR”，如图6-14所示。(7) 创建操作图6-14创建操作 单击【确定】按钮，出现【可变轮廓铣】操作对话框，激活【几何体】组，单击【指定切削区域】按钮，出现【切削区域】对话框，在图形区选择凸轮凹槽底面。如图6-15所示。图6-15切削区域 在【驱动方法】组，在【方法】下拉选项选取【曲线/点】选项，出现【曲线/点驱动方法】对话框，在图形区选择凹槽中的曲线，如图6-16所示。图6-16曲线/点驱
12、动方法 在【投影矢量】组，在【矢量】下拉选项选取【刀轴】选项。在【刀轴】组，在【轴】下拉选项选取【远离直线】选项。出现【远离直线】对话框，在图形区选择凸轮圆孔中心线，如图6-17所示。图6-17投影矢量选择设置完成后，如图6-18所示图6-18设置操作(8) 设置进退刀参数 单击【非切削移动】按钮 ，出现【非切削移动】对话框，选取【进刀】选项卡，在【进刀类型】下拉选项选取【圆弧-平行于刀轴】选项，在【半径径】文本框输入“50”，在【圆弧角度】文本框输入“90”，如图6-19所示，单击【确认】按钮，返回【可变轮廓铣】对话框。图6-19设置【非切削移动】(9) 设置切削策略刀参数 单击【切削参数】
13、按钮 ，出现【切削参数】对话框，选取【多刀路】选项卡，在【部件余量偏置】文本框中输入5。选择【多重深度切削】复选框，在【步进方法】下拉选项选取【刀路】选项，在【刀路数】文本框输入3。如图6-20所示，单击【确认】按钮，返回【可变轮廓铣】对话框。图6-20设置【切削参数】 单击【进给率和速度】按钮 ，出现【进给率和速度】对话框，在【主轴速度】组，勾选【主轴速度】复选框，在【主轴速度】文本框输入1000，单击该文本框后面的【基于此值计算进给和速度】按钮 ，自动计算并填充【表面速度】和【每齿进给量】选项，如图6-21所示，单击【确认】按钮，返回【可变轮廓铣】对话框。(10) 设置进给参数图6-21设
14、置【进给率和速度】(11) 生成操作单击【生成】按钮 ，系统开始计算刀轨，最终生成刀轨，如图6-22所示。图6-22生成刀轨(12) 单击【确定】按钮退出【可变轮廓铣】对话框。6.6后处理与集成仿真 刀具路径的集成仿真主要用于加工过程中进行切削仿真检查。NX提供了重播、2D动态和3D动态3中仿真方式。在进行刀具路径的集成仿真时，还可以进行刀具在加工过程中是否存在过切进行检查。 (13) 刀轨仿真验证 在【工序导航器-加工方法】中，选择已经生成的【VARIABLE_CONTOUR】加工方法。如图6-23所示。图6-23选择加工方法 在【操作】工具条上，单击【确认刀轨】按钮 ，出现【刀轨可视化】对
15、话框，选择【3D动态】选项卡，单击【播放】按钮 ，如图3-24所示。图3-24 3D仿真验证加工 单击【选项】按钮，出现【IPW碰撞检查】对话框，勾选【碰撞时停止】复选框，即可在过切时停止切削。 单击【确定】按钮，退出【刀轨可视化】对话框。 (14) 后处理 在【操作】工具条中单击【后处理】按钮 ，出现【后处理】对话框，在【后处理器】列表中选取MILL_5_AXIS处理器，其余参数系统默认，如图2-25所示，单击【确定】按钮。图6-25后处理 在【操作】工具条中单击【车间文档】按钮 ，出现【车间文档】对话框，在【报告格式】列表中选取Operations List Select（HTML/EXCEL）格式，其余参数系统默认，如图6-26所示，单击【确定】按钮。(15) 车间文档输出 图6-26车间文档输出(16)保存并关闭以上步骤本章小结本章小结36 本章主要介绍了UGNX8.0数控多轴加工，以圆柱凸轮为例讲解了多轴加工的数控加工过程，通过本章的学习，可以熟练掌握多轴加工驱动方法的设置、切削参数的设置、加工仿真、后处理等。本章习题本章习题371、根据螺旋轴零件图，创建多轴加工程序。如图6-27所示。图6-27螺旋轴零件图2、根据叶轮零件图，创建多轴加工程序。如图6-28所示。图6-28叶轮零件图
