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关于NX数控车削编程操作创建研究
2016-11-05 16:55:47  作者:师利娟 刘明玺   来源:网络
  • NX软件的数控车削模块功能强大,应用灵活,是未来数控编程的发展趋势。在编程时,模型的准备和多个几何父节点的创建过程是编程的难点。本文通过对上述难点的研究和总结,为NX软件数控车削编程操作的快速创建奠定了基础。

  在数控车削编程中,手工编程和Mastercam、CAXA自动编程应用较广并已趋于成熟,而NX软件的数控车削编程,由于需要创建多个几何父节点组,使许多工程技术人员对其望而却步;然而,随着三维制造MBD( model based definition)技术和PDM技术的发展,NX软件以其强大的功能和良好的集成性,将成为未来数控车削编程的发展趋势。

  1 NX数控车削模块的特点

  (1)功能齐全,使用灵活。可以根据零件的不同特点,选择合适的车削方法和相关参数的设定。

  (2)以点位模式输出,适用性强,对数控系统的熟悉程度要求较低。

  (3)适用于两坐标联动,加工回转体轮廓零件。

  (4)在软件NX6.0以上的版本中,由于PMI(product manufacture information)三维标注功能的增强,在车削编程时,可直接读取主模型信息,从而得以实现基于MBD技术的设计与制造的协同,大大缩短了产品的研制周期。

  2 数控车削加工的模型准备

  2.1 简单轴类及盘环类零件

  数控车削加工造型时,以方便和快捷为原则,可选用3D或2D模型。造型时应注意2点:

  (1)对于复杂轮廓的零件,其轮廓形状是通过点来控制的,造型过程中生成曲线时,应考虑曲线的光顺性即曲率问题;

  (2)当零件各部分轮廓的几何公差不同时,按零件的中差或上极限偏差进行造型,一般部位都采用中差造型,当零件上的某些部位的公差远远小于其他部位的公差时,这些部位应按上极限偏差进行造型,并对零件表面进行光顺。

  2.2 复杂的盘、环和机匣类零件

  对于复杂的盘、环和机匣类零件,比如用于发动机上的类似零件,考虑到这些零件材料一般为钛合金或高温合金的难加工材料,而且数控加工工序多;所以,要进行三维工序模型的创建。在创建时,可以将前一道工序的工件尺寸作为下一道工序毛坯的实体尺寸。为了提高零件合格率,建立毛坯的三维模型时,毛坯工序尺寸取最大实体尺寸;精车工序全部取中极限偏差尺寸创建三维工序模型,并将毛坯的三维模型和精车各工序的三维工序模型进行装配,形成最终CAM模型。

  2.3 附件的准备

  建议建立数控车床主轴及顶尖的标准3D工装模型库,以方便选择合适的刀杆及刀片,并运用加工程序进行仿真加工,即可行性验证。

  3 NX数控车削编程的几何父节点组的创建

  NX软件数控车削编程时,几何父节点组的创建是每一个车削加工操作要进行的共同步骤,也是NX软件数控车削编程的基础、关键和难点。

  3.1 创建车削加工机床坐标系

  数控车床的坐标系是以径向为X轴方向,轴向为Z轴方向,刀具远离工件的方向为坐标轴正向,刀架前置时+X方向向前,刀架后置时-X方向向后。数控编程时,有2个非常重要的坐标系:工作坐标系(WCS)和加工坐标系(MCS)。WCS根据设计要求确定,为了方便用户进行尺寸计算,一般取在设计基准和工艺基准重合处;MCS即编程时使用的坐标系。车床属于2轴加工,选择加工轴是非常关键的,编程平面是ZX平面或XY平面时,相对应的加工轴中心线为ZM轴或XM轴。在创建加工程序时,WCS的XY平面将为车床的工作平面,所以,应定义MCS的ZX平面(或XY平面)与WCS的XY平面平行,如图1所示。如果两者不符合要求,则在加工环境的几何视图状态下,双击MCS Spindle,在turn oriend的菜单中,先指定车床的工作平面为ZM-XM,再单击MCS的CSYS会话框,在CSYS菜单下,旋转加工坐标系,使其与WCS的XY平面重合。

图1 MCS的ZX平面与WCS的XY平面平行

  图1 MCS的ZX平面与WCS的XY平面平行

  互联网 NX软件的数控车削模块功能强大,应用灵活,是未来数控编程的发展趋势。在编程时,模型的准备和多个几何父节点的创建过程是编程的难点。本文通过对上述难点的研究和总结,为NX软件数控车削编程操作的快速创建奠定了基础。

  3.2 创建工件实体和毛坯实体

  创建工件实体和毛坯实体是车削加工几何父节点创建的难点,分为2种情况。

  (1)当选择实体做为部件或毛坯几何体时,部件和毛坯预先已经做好,这种设置工件和毛坯的方法很简单,如图2所示,只设置WORKPICEC(工件实体)中的工件和毛坯,TURN _WORKPICEC(车削工件实体)会自动继承WORKPICEC中的工件和毛坯实体,用于车削加工操作以及定制成员数据,并将2D形状投影到车床工作平面,用于车削编程。

图2 工件实体和毛坯实体创建菜单

  图2 工件实体和毛坯实体创建菜单

  (2)当没做毛坯实体,或零件和半成品很复杂以至于无法做毛坯实体时,定义工件实体或毛坯就无法使用WORKPICEC了,而使用TURN_WORK-PICEC创建工件和毛坯就非常快捷。具体创建时,预先要进行车削加工截面组的创建。车削加工横截面的作用是通过定义截面,从实体模型创建2D横截面曲线,这些曲线可以在车削中用来创建边界,而且是关联曲线,其随着实体模型的大小或形状而变化。在主菜单工具中,选择车削加工横截面,进入车削加工横截面菜单,进行截面组的创建。车削加工截面线创建成功后,将实体隐藏或给截面线重新设置新的图层,选取俯视图,形成如图3所示的加工截面线。

图3 TURN_WORKPICIEC(车削工件实体)创建好的工件和毛坯边界

  图3 TURN_WORKPICIEC(车削工件实体)创建好的工件和毛坯边界

  创建了车削加工截面线,TURN WORK-PICEC的工件和毛坯的创建就变成了边界的创建。

  工件边界的创建很简单,在车削加工截面线的基础上进行创建,关键是毛坯边界的创建。NX软件有4种类型定义车削毛坯,即棒状毛坯、管状毛坯、从曲线(设置复杂轮廓毛坯的边界)和从工件(半成品)。可以根据零件的特点,选择合适的毛坯类型;同时,要注意下述参数的设置。

  (1)安装点位置。用于设置毛坯相对于工件的重合点。

  (2)点位置。用于确定毛坯相对于工件的放置方向。

  a.选取在主轴箱处( at headstock)毛坯沿坐标轴正向放置.b.离开轴箱处(away from headstock)毛坯沿坐标轴负向放置。

  在TURN_WORKPICEC下,创建好的工件边界和毛坯边界的界面如图4所示。

图4 TURN_WORKPICIEC(车削工件实体)界面

  图4 TURN_WORKPICIEC(车削工件实体)界面

  3.3 创建刀具父节点组

  根据零件加工部位的形状,选择合适的车刀形状和尺寸。各类车刀的创建方法相同,关键是刀片形状、刀尖圆角半径、活动拐角和跟踪点等的设置。

  3.4 创建避让组

  为了避免车削开始和结束时与工件或夹具相碰撞,创建避让组也是车削加工非常重要的一个几何父节点组。激活避让组中的初始点(from point)、起刀点(start point)、返回点(return point)和回零点(go home point),并分别做出合适的选择,以确保生成合适的刀具路径。根据经验,通常在初始点和回零点设定1个固定值,起刀点和返回点用鼠标在图形区接近进、退刀位置直接选择。

  除此之外,还要创建程序组和加工方法组父节点,这些几何父节点组的创建是创建数控车削程序的前提条件。

  3.5 创建NX数控车削操作

  刀具的各项参数和相关几何父节点的设定完成后,根据不同的零件和工步进行相关加工参数的设置,完成刀具路径的生成。

  4 结语

  NX软件的数控车削模块功能强大,应用灵活,是未来数控编程的发展趋势。本文对于NX软件车削加工模块的特点及其模型准备的要求进行了阐述,并重点研究了车削加工刀具路径创建中的几何父节点的设置过程,为NX软件数控车削编程的熟练使用奠定了基础。


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