1.任务

根据如图4-64所示的大力神杯3D图形进行数控编程，利用UG软件加工模块生成合理的刀具路径，然后，对刀具路径进行模拟检查。最后，在五轴加工机床上将其加工出来。

图4-64　待加工的大力神杯模型

2.工艺分析

（1）图纸分析。

打开图形文件，零件工程图纸如图4-65所示，该零件材料为橡胶，外围表面粗糙度为Ra6.3μm，由于该零件是工艺品，所以该零件的全部尺寸的公差为±0.05mm。

（2）加工工艺。

①开料：毛坯大小为φ105mm×240mm的棒料，比图纸尺寸多留出一些材料。这些多留出的材料分两部分：一为用于机床加工时的装夹位；二为顶部加工留出余量。

图4-65　零件工程图纸

②铣削：先铣一端面及外圆，然后掉头，铣削外圆及其他端面，尺寸保证为φ100mm×240mm，其中比图纸尺寸多留出的部分，顶部留0.5mm余量，198.4mm为需要加工的有效型面，其余41.6mm的长度部分为夹持位。

③五轴数控铣：加工外形曲面。夹持位为φ100mm×41.6mm的圆柱，采取三爪卡盘进行装夹。先对左右两半部分进行型腔铣定位粗铣加工，再定位进行半精加工，接着进行变轴曲面轮廓铣的精加工，最后用小刀具刻字。

本例是细长杆结构零件，加工时要防止变形，可以通过装夹牢靠、减少开粗及半精加工的切削量等工艺方法实现。

④切割：切除多余的夹持料。

（3）数控铣加工程序。

①开粗刀路K01A，使用刀具为D20平底刀，余量为0.5mm，层深为2mm。

②外形曲面半精加工刀路K01B，使用刀具为D8R4球头刀，余量为0.2mm，步距为0.15mm。

③外形曲面精加工刀路K01C，使用刀具为D4R2球头刀，余量为0mm，步距按残余高度0.01mm。

④刻字刀路K03D，使用刀具为D1R0.5球头刀，余量为0。

3.编程准备

在加工条中选【开始】→【加工】，进入加工模块。如果是初次进入加工模块时，系统会弹出【加工环境】对话框，选择多轴铣削模板。为了简化操作，本例已经进行了设置，要点如下。

（1）在里，创建加工坐标系、安全高度、毛坯体。

本例加工坐标系暂时用建模时的坐标系，安全距离为“20”，其余参数设置如图4-66所示。

图4-66　设置加工坐标系

（2）定义毛坯几何体。

在毛坯几何体的【指定部件】栏里选取所有面，【指定毛坯】采用创建，如图4-67所示。

图4-67　定义毛坯集合体

（3）创建刀具。

在里，创建加工所用刀具，结果如图4-68所示。

图4-68　创建加工所用刀具

（4）创建空白程序组。

在里，通过复制现有的程序组然后修改名称的方法来创建，结果如图4-69所示。

图4-69　创建空白程序组

4.创建开粗刀路

创建两个不同轴线方向的三轴型腔铣操作：①轴线方向为+X的型腔铣；②轴线方向为-X的型腔铣操作。

（1）创建轴线方向为+X的型腔铣。

①设置工序参数。

在主工具栏里单击按钮，系统弹出【创建工序】对话框，在【类型】中选，【工序子类型】选【型腔铣】按钮，【位置】中的参数按图4-70所示设置。

②设置刀轴方向。

在图4-70所示对话框中单击【确认】按钮，系统进入【型腔铣】对话框，在【刀轴】栏里，单击【轴】右侧的下三角符号，在弹出的下拉菜单里选取【指定矢量】选项，在系统弹出的【指定矢量】栏的右侧单击下三角符号，在弹出的下拉菜单里选取正+X轴方向选项，如图4-71所示。

③设置切削模式。

在图4-72所示的【型腔铣】对话框里，设置【切削模式】为。

图4-70　设置工序参数

图4-71　定义刀轴

④设置切削层参数。

图4-72　定义切削模式参数

在图4-72所示的【型腔铣】对话框里单击【切削层】按钮，系统弹出【切削层】对话框，设置【范围类型】为，设置层深【最大距离】为“1”，按回车键，系统自动选取了【范围定义】栏，输入【范围深度】为“60”，单击【确认】按钮，如图4-73所示。

图4-73　定义切削层参数

⑤设置切削参数。

在系统返回的【型腔铣】对话框里单击【切削参数】按钮，系统弹出【切削参数】对话框，选取【策略】选项卡，设置【刀路方向】为“向内”，如图4-74（a）所示。

在【余量】选项卡中，选取【使底面余量和侧面余量一致】复选框，设置【部件侧面余量】为“0.5”，如图4-74（b）所示。

在【拐角】选项卡中，设置【光顺】为“所有刀路”，半径为“0.5”，如图4-74（c）所示。

⑥设置非切削移动参数。

在系统返回的【型腔铣】对话框里单击【非切削移动】按钮，系统弹出【非切削移动】对话框，选取【进刀】选项卡，在【封闭区域】栏里，设置【进刀类型】为“与开放区域相同”，在【开放区域】栏里，设置【进刀类型】为“线性”，如图4-75所示，【长度】为刀具直径的50%，选取【修剪至最小安全距离】复选框。单击【确定】按钮。

⑦设置进给率和转速参数。

在【型腔铣】对话框里单击【进给率和速度】按钮，系统弹出【进给率和速度】对话框，设置【主轴速度（rpm）】为“3000”，【进给率】中的【切削】为“1500”，单击【计算】按钮，如图4-76所示，然后单击【确定】按钮。

图4-74　定义切削参数

图4-75　定义进刀参数

图4-76　设置进给率和速度参数

⑧生成刀路。

在系统返回到的【型腔铣】对话框里单击【生成】按钮，系统计算出刀路，如图4-77所示，然后单击【确定】按钮。

（2）创建轴线方向为-X的型腔铣。

方法：复制刀路修改参数。

①复制刀路。

在导航里右击刚生成的刀路，在弹出的快捷菜单里选取，再次右击鼠标，在弹出的快捷菜单里选取，在导航器里出现了新刀路。如图4-78所示。

图4-77　生成+X方向的开粗刀路

图4-78　复制新刀路

②修改刀轴方向。

双击刚生成的刀路，系统弹出【型腔铣】对话框，在【刀轴】栏里单击【指定矢量】的【反向】按钮。这时图形显示刀轴方向发生了变化，如图4-79所示。

图4-79　修改刀轴方向

③修改切削层深度。

在【型腔铣】对话框里单击【切削层】按钮，系统弹出【切削层】对话框，修改【范围深度】为“62”，如图4-80所示，单击【确定】按钮。

④生成刀路。

在系统返回到的【型腔铣】对话框里，单击【生成】按钮，系统计算出刀路，如图4-81所示，单击【确定】按钮。

5.创建外形曲面半精加工刀路

方法：采取变轴曲面轮廓铣。

①设置工序参数。

在操作导航器中选取程序组K01B，右击鼠标在弹出的快捷菜单里选【插入】→【工序】命令，系统进入【创建工序】对话框，在【类型】中选，【工序子类型】中选【（可变轮廓铣）】按钮，【位置】中的参数按图4-82所示设置。

图4-80　修改切削层参数

②设置驱动方法。

在图4-82所示的对话框里单击【确定】按钮，系统弹出【可变轮廓铣】对话框，在【驱动方法】栏里单击【方法】右侧的下三角符号，在弹出的下拉菜单里选取【曲面】选项，在系统弹出的【驱动方法】警告信息框里单击【确定】按钮，系统弹出【曲面区域驱动方法】对话框，如图4-83所示。

在【曲面区域驱动方法】对话框里，单击【指定驱动几何体】按钮，选取曲面，在系统弹出的【驱动几何体】对话框里单击【确定】按钮，系统又返回到【曲面区域驱动方法】对话框里，初步设置驱动参数，设置【切削模式】为，步距为“数量”，【步距数】为“200”，如图4-84所示。

在【曲面区域驱动方法】对话框里，单击【切削方向】按钮，在图形上选取如图4-85所示的箭头作为切削方向。(www.daowen.com)

在【曲面区域驱动方法】对话框里，单击【材料方向】按钮，调整箭头使之朝外，如图4-86所示，单击【确定】按钮。

图4-81　生成X轴负方向的开粗刀路

图4-82　设置工序参数

图4-83　设置驱动

图4-84　初步设置驱动参数

图4-85　指定切削方向

图4-86　调整材料方向

③设置投影矢量。

在系统返回到的【可变轮廓铣】对话框中，展开【矢量投影】栏，单击【矢量】右侧的下三角，在弹出的下拉菜单选取【垂直于驱动体】选项，如图4-87所示。

图4-87　设置投影矢量

④设置刀轴。

在系统返回到的【可变轮廓铣】对话框中，展开【刀轴】栏，单击【轴】右侧的下三角符号，在弹出的下拉菜单选取【垂直于驱动体】选项，如图4-88所示。

图4-88　设置刀轴

⑤设置切削参数。

在【可变轮廓铣】对话框里单击【切削参数】按钮，系统弹出【切削参数】对话框，选取【余量】选项卡，设置【部件余量】为“0.2”，【内公差】为“0.01”，【外公差】为“0.01”，如图4-89所示，单击【确定】按钮。

图4-89　设置切削参数

⑥设置非切削移动参数。

在系统返回到的【可变轮廓铣】对话框中单击【非切削移动】按钮，系统弹出【非切削移动】对话框，选取【进刀】选项卡，设置【圆弧角度】为45°，如图4-90所示。

⑦设置进给率和转速参数。

在【可变轮廓铣】对话框中单击【进给率和速度】按钮，系统弹出【进给率和速度】对话框，设置【主轴速度（rpm）】为“4500”，【进给率】的【切削】为“1500”，如图4-91所示，单击【确定】按钮。

图4-90　设置非切削参数

图4-91　设置进给率和转速

⑧生成刀路。

在系统返回到的【可变轮廓铣】对话框里，单击【生成】按钮，系统计算出刀路，如图4-92所示，单击【确定】按钮。

图4-92　生成粗加工刀路

6.创建外形曲面精加工刀路

方法：复制刀路然后修改参数得到新的刀路。

①复制刀路。

在导航里右击K01B中生成的刀路，在弹出的快捷菜单里选取，再选取K01C程序组，右击鼠标，在弹出的快捷菜单里选取，于是在K01C中生成了新刀路，如图4-93所示。

②设置工具。

双击刚复制的刀路，系统弹出【可变轮廓铣】对话框，在【工具栏】中单击【刀具】右侧的下三角符号，在弹出的下拉菜单里选取【D4R2】选项，如图4-94所示。

③设置驱动方法。

在【驱动方法】栏，单击【方法】的【编辑】按钮，系统弹出【曲面区域驱动方法】对话框，步距为“残余高度”，【最大残余高度】为“0.01”，如图4-95所示。

图4-93　复制刀路

图4-94　修改刀具参数

图4-95　修改驱动参数

④生成刀路。

在系统返回到的【可变轮廓铣】对话框里，单击【生成】按钮，系统计算出刀路，如图4-96所示，单击【确定】按钮。

图4-96　生成曲面精加工刀路

7.创建刻字精加工刀路

方法：创建一个多轴曲面加工刀路，采用曲线驱动，复制曲面轮廓铣刀路，然后修改参数。

①复制刀路。

在导航里右击K01C中生成的刀路，在弹出的快捷菜单里选取，再选取K01D程序组，右击鼠标，在弹出的快捷菜单里选取，于是在K01D中生成了新刀路，如图4-97所示。

图4-97　复制刀路

②修改驱动方法。

双击刚复制的刀路，在系统弹出的【可变轮廓铣】对话框里，设置【驱动方法】为，在系统弹出的【驱动方法】警告信息框里单击【确定】按钮，系统弹出【曲线/点驱动方法】对话框，展开【列表】栏，在图形上选取“北方民族大学机电工程学院”文字，如图4-98所示，单击【确定】按钮。注意：每一个独立的笔画线条选取完成以后，就单击鼠标中键，选下一个封闭线条。

③设置投影矢量。

在【可变轮廓铣】对话框里，展开【投影矢量】栏，设置【矢量】为，随后系统弹出【朝向直线】对话框，设置【指定矢量】为，再点击【指定点】按钮，在系统弹出的【点】对话框里，检查XC、YC、ZC均为0，单击【确定】按钮，如图4-99所示。

④修改刀具及刀轴参数。

在【可变轮廓铣】对话框里，展开【刀具】栏，修改【刀具】为。

展开【刀轴】栏，修改【轴】为，随后系统弹出【远离直线】对话框，设置【指定矢量】为，再点击【指定点】按钮，在系统弹出的【点】对话框里，检查XC、YC、ZC均为0，单击【确定】按钮，如图4-100所示。

⑤设置切削参数。

在【可变轮廓铣】对话框里单击【切削参数】按钮，系统弹出【切削参数】对话框，选取【余量】选项卡，设置【部件余量】为“-0.2”，【内公差】为“0.03”，【外公差】为“0.03”，单击【确定】按钮，如图4-101所示。

图4-98　选取图形上的文字

图4-99　定义朝向的直线

图4-100　修改刀具及刀轴参数

图4-101　设置切削参数

⑥设置非切削移动参数。

在系统弹出的【可变轮廓铣】对话框里单击【非切削移动】按钮，系统弹出【非切削移动】对话框，选取【进刀】选项卡，设置【开放区域】的进刀类型为“无”。

在【转移/快速】选项卡中，设置【区域距离】为“0.2”，在【公共安全设置】选项卡中，设置【安全设置选项】为“包容圆柱体”，【安全距离】为“3”。在【区域内】选项卡中，【移刀类型】为“与区域之间相同”，单击【确定】按钮，如图4-102所示。

⑦设置进给率和转速参数。

图4-102　设置非切削移动参数

在【可变轮廓铣】对话框中单击【进给率和速度】按钮，系统弹出【进给率和速度】对话框，修改【进给率】选项卡中的【切削】为“500”，单击【确定】按钮，如图4-103所示。

图4-103　设置进给和转速

⑧生成刀路。

在系统返回到的【可变轮廓铣】对话框中，单击【生成】按钮，系统计算出刀路，单击【确定】按钮，如图4-104所示。

图4-104　生成刻字刀路

8.后处理

本项目将在XYZAC双转台型机床进行加工。

在导航器里，切换到【程序顺序视图】，选取第1个程序组K01A，在主工具栏里单击按钮，系统弹出【后处理】对话框，选取后处理器Fanuc_TT_AC_MM，在【文件名】栏里输入“D：\K01A”，单击【应用】按钮，如图4-105所示。

图4-105　后处理

在导航器里选取K01B，输入文件名为“D：\K01B”。同理，对其他程序组进行后处理。

9.实际加工

将所生成的程序拷贝到U盘中，然后根据机床操作步骤传输到机床进行实际加工。