基于UG-CAM的轴类零件车削加工的研究与应用

2014-07-08高淼范有雄焦红卫

机械工程师 2014年10期

高淼，范有雄，焦红卫

（武汉软件工程职业学院，武汉430205）

1 UG 数控加工编程

对于中高职衔接的学生，数控车削加工课程中没有将宏程序纳入课程标准中，所以加工复杂零件可采用UG建模，自动加工，后处理生成程序，再将程序导入数控车床中加工完成工件。

UG-CAM 模块为自动加工模块，UG 的数控车模块包含丰富的操作内容，如钻孔、铰孔，车外圆、内孔、螺纹、切断等操作，基本上覆盖了数控车床全部的操作内容［1-3］。UG-CAM 包括选择车削加工环境和工序类型，设置加工几何体和操作参数，生成刀轨及模拟加工，使用“后处理”生成CNC 程序等，主要适用范围为容易建模的复杂零件加工［4-5］。使用UG 模块来进行车削加工的顺序为：建模→创建几何体→创建加工操作→生成刀路轨迹并3D 仿真→生成CNC 程序→传输程序→数控机床加工零件。

2 零件图及工艺分析

图1 是一个轴类加工件，其几何要素相对比较复杂，零件有椭圆球头、圆柱体、大圆角和螺纹，尺寸精度要求也比较高。因此，用数控车床来进行加工比较好。

工件毛坯：φ30 mm×80 mm 棒料，45 钢。

加工机床：全功能数控车床，前置刀架。

左端面加工工步：不使用数控车床加工，用普通车床完成，见［工步七］。

数控加工设计7 个工步，在数控车床上完成前6 个工步。

图1 零件图

［工步1］：精车右端面。选用80°外圆偏刀车削，一次车削到位（坐标原点）。

［工步2］：粗车椭圆半球体、φ20 mm 圆柱体、R4 等倒角。选用80°外圆偏刀车削，直径方向留加工余量0.2 mm，长度方向留加工余量0.2 mm。用三爪自定心卡盘装夹棒料左端，左面留出长度65 mm。

［工步3］：精车R6 mm 球体、φ20 mm 圆柱体、R4 等倒角。选用80°外圆偏刀车削，尺寸一次性加工到位。

［工步4］：精车6×φ14 mm 退刀槽。选用宽度为4 mm的切槽刀，尺寸一次性加工到位。

［工步5］：精车M20×1.5 螺纹。选用60°螺纹尖刀，尺寸一次性加工到位。

［工步6］：切断工件。选用宽度为4 mm 的切断刀，总长度留51 mm，一次性切断。

［工步7］：工件左端面加工。在普通车床上加工完成，选用45°端面车刀，将长度尺寸加工到位

3 创建加工模型

打开UG8.5，进入建模模块，在XC-YC基准平面上，按图2 所示画出工件的纵截面草图，注意要另外画出一条与螺纹根线（这条根线在螺纹加工操作的根线），其径向与中心线的距离为9.026，其长度略长于螺纹部分即可，旋转后的实体模型如图3 所示。

图2 草图绘制图形

图3 实体建模

提示：所有几何体的尺寸公差不必考虑，因为尺寸公差是依靠加工操作来控制的；螺纹实体可以在建模时生成，也可以不生成，而通过螺纹加工操作来控制。

4 创建加工操作

1）进入加工环境。将“CAM 会话配置”栏里面的“Lathe”→“Turning”项选中，确定使用车床进行车削加工。

2）创建几何体。在创建几何体操作中，包括3 项主要内容，即机床坐标系、工件几何和毛坯几何体：a.设置机床坐标（加工坐标系），将名称设为“zbx”与系统自带的坐标系相区别。b.设置工件几何体。单击"加工创建"工具条上的［创建几何体］命令，选择第三项［回转工件］命令图标；父级组选中zbx；名称输入jht。进入“车削工件”界面，“选择或编辑部件边界”将“平面”选择为“自动的”，“类型”选择为“封闭的”，“材料侧”选择为“内部”。c.设置毛坯几何体。进入“选择毛坯”界面，选择“棒料”，位置“在主轴箱处”，输入长度70，直径30，在参考WCS 坐标系中，XC输入数值-68，表示Z 向留2 mm 车削端面。完成的工件和毛坯几何视图如图4。

图4 完成的创建几何体

3）创建加工操作：

a.工步2：外圆粗车刀轨。

图5 外轮廓粗车刀轨

图6 仿真加工后的轮廓

b.工步3：精车外表面。

图7 外轮廓精车刀轨

图8 仿真加工后的轮廓

c.工步4：精车6×φ14 mm 退刀槽。

图9 切槽刀轨

图10 仿真加工后的轮廓

d.工步5：精车M20×1.5 螺纹。

图11 顶线、终止线、根线的选择

图12 螺纹加工刀轨

e.生成CNC 程序。将6 个工步即gb1-gb6 的刀具轨迹全部选中，单击［后处理］命令图标，选中“可用机床”→“LATHE_2-AXIS_TOOL_TIP”（即2 轴后置刀架车床），单位设置为“公制/部件”，如图13 所示。单击应用后，出现“信息”对话框，即生成了工步1～工步6 的数控加工程序。需要说明的是，在实际生产中要根据具体机床的数控系统设定，对程序中的个别命令或语句要进行修改，才能输入到数控车床中使用。