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变半径螺旋槽的加工过程中都应用了哪些驱动方法?

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变半径螺旋槽的工艺简单回顾:

变半径螺旋槽的加工主要运动采用了可变轮廓铣中的流线驱动和曲线/点的驱动方式,刀轴控制采用了远离直线方式。

1. 变半径螺旋槽的编程过程

(1) 螺旋槽的结构形状及装夹方法

根据变半径螺旋槽模型, 可将其归类为轴类零件。 此类零件一般选用常规夹具。 此次我们选用自定心卡盘。

(2) 选材

该螺旋槽是在回转体棒料上加工的槽, 棒料一般采用铸件。

(3) 铣削装夹前对毛坯材料的处理

为了减少铣削加工量及在铣削时便于装夹, 我们可以对毛坯材料进行一定的车削加工, 形成叶轮回转体基本形状。(www.daowen.com)

注意: 在用车床把棒料车削成螺旋槽毛坯时, 一定要保证好螺旋槽毛坯的一些部位的尺寸精度及位置精度, 以便于后续在加工中心上装夹、找正。

(4) 螺旋槽加工难点及对应的加工方案

1) 因螺旋槽复杂的零件普通数控机床难以实现, 所以对其加工最好选用五轴机床(有些叶轮也可以四轴机床加工)。 加工时采用五轴联动加工, 而非3+2 定轴加工。

2) 一般螺旋槽毛坯多为铸件且待加工沟槽深浅不一, 所以要选用合适材料的刀具,螺旋槽精加工时选用带锥度(一般为3° ～5°) 的球头铣刀, 以增加刀具的刚性, 避免刀具因刚性问题而折断, 同时也应合理选择切削用量。

2. 螺旋槽加工过程

首先需要成功地利用等斜度曲线抽取螺旋槽的中心线, 并确保该中心线是螺旋槽面的最低点, 以便作为后续刀具的走刀轨线。 利用几何属性的动态分析, 分析出螺旋槽的最小半径, 根据最小半径选择直径合适的刀具。 通过UC 软件中的“可变轮廓铣” 对话框进行几何体的毛坯、驱动方法、投影矢量、工具、刀轴, 以及刀轨的切削参数、非切削移动等一系列工序选项的设置, 计算并生成我们需要的刀轨。 但是此时生成的刀轨不是最优化的, 因为本案例的螺旋槽轴向存在一定的锥度, 导致整根槽深浅不一, 那么槽的毛坯量也自然有多有少。 这种情况我们需要进行多刀轨切削, 并使处理中的工件选择3D 选项, 最终修改后的刀轨会出现跳刀, 但这是可以接受的, 也是非常合理的现象。

具体软件中的设置如下, 在“创建刀具” 对话框中“类型” 选择“mill_contour”,“刀具子类型” 可以选择5 mm 的球刀。 接下来进行创建工序, 右击刚刚创建好的刀具,选择“插入” 进入“创建工序” 对话框, “类型” 选择“mill_multi-axis”。 接着进入“可变轮廓铣” 对话框, “驱动方法” 中的“方法” 选择“曲线/点”, 我们依然选择之前抽取的中心线。 然后需要设置“刀轴” 一栏, 其中“轴” 选择“远离直线”, “指定矢量” 选择轴向方向即“+XM” 方向, “指定点” 可以选择径向圆心。 经过左右刀具对比我们发现正是由于该螺旋槽轴向具有锥度, 且槽半径不同, 左侧刀尖切入槽较深, 右侧刀尖切入槽较浅。 此时需要进行“多刀轨” 分层加工: 首先对“部件余量” 进行测量, 进入“可变轮廓铣” 对话框后, “指定部件” 依然选择抽取的等斜度中心线, 不要选面; 接着在“可变轮廓铣” 对话框中单击“刀轨设置” 一栏下的“切削参数”, 进入“切削参数” 对话框设置“多刀轨” 和“空间范围”, 隐藏选项我们可在其中单击“更多” 来进行设置。 在“多刀轨” 选项卡的“部件余量偏置” 键入“3”, “刀轨数” 可以键入“10”, 此时在“空间范围” 选项卡的“毛坯” 一栏中, 其下“处理中的工件” 需要选择“使用3D”。 接下来回到“可变轮廓铣” 对话框单击“刀轨设置” 中的“非切削移动” 进行“转移/快速” 参数设置, 在弹出的“非切削移动” 对话框中, “转移/快速” 选项卡下的“区域距离” 键入“200”, “部件安全距离” 键入“3”。 再次返回到“可变轮廓铣” 对话框, 单击生成并确认刀轨后, 播放后处理生成的动画, 模拟真实的加工过程。

任务实施

根据课程内容通过UG 软件实现螺旋槽加工工艺的编程。

知识拓展

怎么在VERICUT 软件中模拟加工螺旋槽的加工过程?