基于mastercam的鳥(niǎo)巢煙灰缸加工設(shè)計(jì)研究

1、基于mastercam的鳥(niǎo)巢煙灰缸加工設(shè)計(jì)研究【摘要】astera是當(dāng)今廣泛使用的AD/A一體化軟件,合理利用該軟件可以大幅進(jìn)步復(fù)雜銑削零件的加工質(zhì)量和效率。本文以鳥(niǎo)巢煙灰缸加工設(shè)計(jì)為例,就如何利用astera軟件進(jìn)展復(fù)雜機(jī)械產(chǎn)品的加工設(shè)計(jì)進(jìn)展了討論?！娟P(guān)鍵詞】astera加工設(shè)計(jì)刀具途徑數(shù)控加工【中圖分類(lèi)號(hào)】TB482.2【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1673-8209(2022)07-0-01astera是集計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造為一體的一套AD/A軟件,是當(dāng)今世界最經(jīng)濟(jì)、效率最高的全方位一體化軟件。分計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造兩個(gè)部分。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有該系統(tǒng)中的design模塊

2、實(shí)現(xiàn),它具有完好的構(gòu)建編輯曲線曲面的功能。計(jì)算機(jī)輔助制造有該系統(tǒng)中的ILL、IRE、LATHE、RUTER4個(gè)功能模塊實(shí)現(xiàn),并且每個(gè)模塊都有完好的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng),其中ILL模塊可以用來(lái)生成銑削加工刀具途徑;IRE模塊可以用來(lái)生成切割激光加工刀具途徑;LATHE模塊可以用來(lái)生成車(chē)削加工刀具途徑;RUTER4模塊可以用來(lái)生成刨削加工刀具途徑。使用astera的AD先在計(jì)算機(jī)上進(jìn)展圖形設(shè)計(jì),然后在A中編制刀具途徑,通過(guò)后處理轉(zhuǎn)換成N程序式,傳送至機(jī)床立即可進(jìn)展加工,從而大大節(jié)省時(shí)間、資源和產(chǎn)品本錢(qián)。1利用astera軟件進(jìn)展數(shù)控編程與加工的根本步驟astera系統(tǒng)的最終目的是生成N控制器可以解讀

3、的數(shù)控加工程序即N代碼,N代碼的生成一般有一下幾個(gè)步驟,其過(guò)程如以下圖所示。1.1零件的二維或三維建模按照?qǐng)D紙要求建立零件的模型是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程及數(shù)控加工的前提,astera的二維、三維建模功能非常強(qiáng)大,幾乎所有零件模型都能繪制出來(lái)。除此之外astera還通過(guò)系統(tǒng)提供的DFX、IGES、ADL、VDA、STL、DG等標(biāo)準(zhǔn)圖形轉(zhuǎn)換接口,把其他AD軟件生成的圖形轉(zhuǎn)化為本系統(tǒng)的圖形文件實(shí)現(xiàn)建模,以及通過(guò)系統(tǒng)提供的ASII圖形轉(zhuǎn)換接口把經(jīng)過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x或掃描儀測(cè)得的實(shí)物數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化本錢(qián)系統(tǒng)的圖形文件。1.2零件的數(shù)控加工工藝分析零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復(fù)雜的環(huán)節(jié),在數(shù)控加工中,從

4、零件的設(shè)計(jì)圖紙到零件成品合格交付,不僅要考慮到數(shù)控程序的編制,還要考慮到諸如零件加工工藝道路的安排、加工機(jī)床的選擇、切削刀具的選擇、零件加工中的定位裝夾等一系列因素的影響,在開(kāi)始編程前,必需要對(duì)零件設(shè)計(jì)圖紙和技術(shù)要求進(jìn)展詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析,以最終確定哪些是零件的技術(shù)關(guān)鍵,哪些是數(shù)控加工的難點(diǎn),以及數(shù)控程序編制的難易程度。1.3零件的刀具軌跡設(shè)定刀具軌跡反映的是工藝參數(shù)文件NI,astera中的刀具軌跡實(shí)際上是用于數(shù)控機(jī)床加工中,刀具相對(duì)與工件的運(yùn)動(dòng)途徑與切削速度、進(jìn)給量、背吃刀量的組合。刀具軌跡的選擇直接影響到零件的加工質(zhì)量和效率。對(duì)于那些精度及形位公差要求較高、外表粗糙度較低的零件應(yīng)留有

5、余量安排精加工。1.4途徑模擬、切削驗(yàn)證、干預(yù)檢查astera系統(tǒng)可以通過(guò)Bakplt和Verify進(jìn)展刀具途徑模擬與實(shí)體切削驗(yàn)證來(lái)檢驗(yàn)刀具軌跡的加工精度。對(duì)于需要滿(mǎn)足特殊工藝需要的astera系統(tǒng)還提供了對(duì)已生成刀具軌跡的編輯功能,以及利用干預(yù)檢查以圖形的方式檢驗(yàn)加工代碼的正確性。1.5后置處理(PST)astera后置處理文件的擴(kuò)展名為.pst。是一種可以由用戶(hù)以答復(fù)以下問(wèn)題的形式自行修改的文件,在編程前必須對(duì)這個(gè)文件進(jìn)展編輯,才能在執(zhí)行后處理程序時(shí)產(chǎn)生符合某種控制器需要的N程序。1.6數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)控加工按上述5個(gè)步驟產(chǎn)生的N代碼,astera系統(tǒng)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的串口或并口與數(shù)控機(jī)床連接,

6、將生成的數(shù)控加工程序由系統(tǒng)自帶的通信功能傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床,也可以有專(zhuān)用傳輸軟件將數(shù)控加工代碼傳輸給數(shù)控軟件,從而可以輕松的在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)展加工。2利用astera實(shí)現(xiàn)鳥(niǎo)巢煙灰缸的建模、刀具途徑設(shè)計(jì)2.1構(gòu)建煙灰缸外形曲面曲面是工程對(duì)象中大量存在的一種幾何型面,鳥(niǎo)巢外形構(gòu)造主要由宏大的門(mén)式鋼架組成,共有24根桁架柱;鳥(niǎo)巢頂面呈鞍形,俯視圖外形近似橢圓,長(zhǎng)軸為332.3米,短軸為296.4米,最高點(diǎn)高度為68.5米,最低點(diǎn)高度為42.8米,有假設(shè)干曲面構(gòu)成。根據(jù)上述條件選擇適宜的比例,利用astera豐富的曲面造型功能繪制上述圖素。2.2繪制四周及上外表“凹槽構(gòu)造根據(jù)鳥(niǎo)巢構(gòu)造圖,利用astera二維

7、繪圖功能,在適宜的位置建立圖素,建立圖素時(shí)要選擇適宜的構(gòu)圖面與構(gòu)圖深度,利用曲面繪制中的掃面方式建立第一根“凹槽,隨后對(duì)該“凹槽進(jìn)展編輯、正列與再編輯得到凸起的“凹槽。2.3曲面的實(shí)體化與實(shí)體的求差運(yùn)算上述步驟繪制的圖形是線架構(gòu)造因此不能進(jìn)展布爾運(yùn)算,需轉(zhuǎn)化成實(shí)體后進(jìn)展求差運(yùn)算。astera系統(tǒng)提供了曲面轉(zhuǎn)化成實(shí)體的功能,假設(shè)選擇的曲面為封閉曲面,而且各個(gè)曲面間的間隙在設(shè)定的邊界誤差范圍內(nèi),那么生成封閉實(shí)體,否那么生成非封閉的薄片實(shí)體。本例中顯然應(yīng)該將外形曲面與“凹槽曲面都轉(zhuǎn)化成實(shí)體,利用布爾運(yùn)算中的Reve命令將“凹槽實(shí)體移出外形實(shí)體進(jìn)展求差運(yùn)算以獲得需要的鳥(niǎo)巢外形構(gòu)造煙灰缸,如以下圖所示。

8、2.4鳥(niǎo)巢煙灰缸的刀具途徑設(shè)計(jì)鳥(niǎo)巢煙灰缸的上外表及四周為復(fù)雜曲面,因此我們選擇曲面加工命令進(jìn)展加工途徑設(shè)計(jì)。astera中的曲面加工命令分為曲面粗加工和曲面精加工,其中粗加工有8種方式,精加工有10種方式。對(duì)于不同的曲面要根據(jù)實(shí)際情況選用加工方式,然后再確定刀具種類(lèi)、加工參數(shù)等。2利用astera實(shí)現(xiàn)鳥(niǎo)巢煙灰缸的建模、刀具途徑設(shè)計(jì)2.1構(gòu)建煙灰缸外形曲面曲面是工程對(duì)象中大量存在的一種幾何型面,鳥(niǎo)巢外形構(gòu)造主要由宏大的門(mén)式鋼架組成,共有24根桁架柱;鳥(niǎo)巢頂面呈鞍形,俯視圖外形近似橢圓,長(zhǎng)軸為332.3米,短軸為296.4米,最高點(diǎn)高度為68.5米,最低點(diǎn)高度為42.8米,有假設(shè)干曲面構(gòu)成。根據(jù)上

9、述條件選擇適宜的比例,利用astera豐富的曲面造型功能繪制上述圖素。2.2繪制四周及上外表“凹槽構(gòu)造根據(jù)鳥(niǎo)巢構(gòu)造圖,利用astera二維繪圖功能,在適宜的位置建立圖素,建立圖素時(shí)要選擇適宜的構(gòu)圖面與構(gòu)圖深度,利用曲面繪制中的掃面方式建立第一根“凹槽,隨后對(duì)該“凹槽進(jìn)展編輯、正列與再編輯得到凸起的“凹槽。2.3曲面的實(shí)體化與實(shí)體的求差運(yùn)算上述步驟繪制的圖形是線架構(gòu)造因此不能進(jìn)展布爾運(yùn)算,需轉(zhuǎn)化成實(shí)體后進(jìn)展求差運(yùn)算。astera系統(tǒng)提供了曲面轉(zhuǎn)化成實(shí)體的功能,假設(shè)選擇的曲面為封閉曲面,而且各個(gè)曲面間的間隙在設(shè)定的邊界誤差范圍內(nèi),那么生成封閉實(shí)體,否那么生成非封閉的薄片實(shí)體。本例中顯然應(yīng)該將外形曲

10、面與“凹槽曲面都轉(zhuǎn)化成實(shí)體,利用布爾運(yùn)算中的Reve命令將“凹槽實(shí)體移出外形實(shí)體進(jìn)展求差運(yùn)算以獲得需要的鳥(niǎo)巢外形構(gòu)造煙灰缸,如以下圖所示。2.4鳥(niǎo)巢煙灰缸的刀具途徑設(shè)計(jì)鳥(niǎo)巢煙灰缸的上外表及四周為復(fù)雜曲面,因此我們選擇曲面加工命令進(jìn)展加工途徑設(shè)計(jì)。astera中的曲面加工命令分為曲面粗加工和曲面精加工,其中粗加工有8種方式,精加工有10種方式。對(duì)于不同的曲面要根據(jù)實(shí)際情況選用加工方式,然后再確定刀具種類(lèi)、加工參數(shù)等。2.4.1粗加工刀具途徑設(shè)計(jì)鳥(niǎo)巢煙灰缸的上外表及四周均為復(fù)雜曲面造型,經(jīng)反復(fù)比較確定上外表的粗加工選擇為曲面流線粗加工,四周選擇為等高外形粗加工。2.4.2精加工刀具途徑設(shè)計(jì)考慮鳥(niǎo)巢煙灰缸的欣賞工藝品性,經(jīng)反復(fù)比較確定上外表的精加工選擇為環(huán)繞等距精加工,四周選擇為交線清角精加工。2.4.3刀具軌跡的仿真模擬及n代碼輸出選擇操作管理器,并全選所有加工操作,單擊實(shí)體切削驗(yàn)證,可以觀察上述產(chǎn)生的加工操作的正確性。單擊后處理將產(chǎn)生的數(shù)控程序輸出,以便輸入真實(shí)機(jī)床進(jìn)展加工。3結(jié)語(yǔ)本文通過(guò)鳥(niǎo)巢煙灰缸的建模與刀具軌跡設(shè)計(jì),簡(jiǎn)要介紹了運(yùn)用astera軟件進(jìn)展復(fù)雜產(chǎn)品的的設(shè)計(jì)與加工。利用astera軟件進(jìn)展零件的數(shù)控編程,減少了程序員的工作量,省略了復(fù)雜的數(shù)值計(jì)算,保證零件的加工精度,進(jìn)步了機(jī)械產(chǎn)品的