五轴s型试件的编程、仿真与高速加工研究

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1、１０２工具技术五轴“Ｓ”型试件的编程、仿真与高速加工研究范世平，任宝钢，仇健，刘启伟沈阳机床（集团）有限责任公司摘要：主要研究了“Ｓ”型试件的加工工艺；基于ＮＸ８．０的“Ｓ”型试件五轴编程，刀具轨迹优化；构建了基于ＮＸ８．０的ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮｉＴＮＣ５３０系统Ａ、Ｃ双摆台式机床的后置处理器，利用其生成ＮＣ程序；利用ＶＥＲＩＣＵＴ软件进行了加工仿真；并最终对“Ｓ”型试件进行了实际加工和检测。关键词：五轴；“Ｓ”型试件；ＣＡＭ；ＶＥＲＩＣＵＴ；高速加工中图分类号：ＴＧ５０８文献标志码：ＡＳｔｕｄｙｏｎＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄＨｉｇｈＳｐｅｅｄＭａｃｈｉｎｉｎｇｏｆ

2、ＳＴｙｐｅＰａｒｔＦａｎＳｈｉｐｉｎｇ，ＲｅｎＢａｏｇａｎｇ，ＱｉｕＪｉａｎ，ＬｉｕＱｉｗｅｉＡｂｓｔｒａｃｔ：ＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＳｔｙｐｅｐａｒｔ，ｆｉｖｅａｘｉｓｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｏｏｌｐａｔｈｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎＮＸ８．０ｈａｄｂｅｅｎｒｅｓｅａｒｃｈｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＢａｓｅｄｏｎＮＸ８．０ｔｈｅＡＣｔａｂｌｅｔａｂｌｅｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒｈａｄｂｅｅｎｂｕｉｌｔ．ＴｈｅＮＣｐｒｏｇｒａｍｍｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮｉＴＮＣ５３０ｓｙｓｔｅｍｈａｄｂ

3、ｅｅｎｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒｗｈｉｃｈｈａｄｂｅｅｎｍａｄｅ．ＴｈｅｍａｃｈｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｈａｄｂｅｅｎｍａｄｅｉｎＶＥＲＩＣＵＴ．ＦｉｎａｌｌｙａｎａｃｔｕａｌＳｔｙｐｅｐａｒｔｈａｄｂｅｅｎｍａｃｈｉｎｅｄａｎｄｔｈｅｎｉｔｗｉｌｌｂｅｃｈｅｃｋｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｉｖｅａｘｉｓ；Ｓｔｙｐｅｐａｒｔ；ＣＡＭ；ＶＥＲＩＣＵＴ；ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｍａｃｈｉｎｇ"!所使用的机床!引言所用的机床结构为Ａ、Ｃ双摆台式五轴高速立“Ｓ”型试件是以成都飞机工业（集团）有限责任式加工中心。本机床具有高主轴转速，高进给速度公司为代表的航

4、空制造企业，评价与检验五轴机床的特点。主要参数如表１所示。性能的重要依据。试件的主体是一个呈“Ｓ”型走向表１机床主要参数表的扭曲曲面形成的等厚度缘条（见图１）。缘条与底项目参数平面的夹角连续变化，曲面形状复杂。使用立铣刀工作台面直径４００ｍｍ加工时，刀具轴方向必须连续变化，机床必须进行五主轴最高转速２４０００ｒ／ｍｉｎＸ、Ｙ、Ｚ轴行程６００／５６０／４５０ｍｍ轴联动的坐标连续变化。加工“Ｓ”型试件能够集中Ａ、Ｃ轴行程－９５°－＋９５°／０－３３６０°反映机床的几何精度、定位精度、反向误差、五轴插Ｘ、Ｙ、Ｚ快移速度全部４０ｍ／ｍｉｎ补精度等特性。“Ｓ”型试件来源于典型航空零件结Ａ、Ｃ轴最大转

5、动速度全部１００ｒ／ｍｉｎ构，具有薄壁特征，其加工状况还能反映机床的刚数控系统海德汉ｉＴＮＣ５３０性、振动等特性。""加工工艺与所用刀具根据高速机床的特点，制定了高转速、小切深、快进给的工艺参数方案，具体如表２所示。#数控编程和加工仿真#!数控编程首先利用ＮＸ８．０中的三轴粗加工策略生成粗加工刀路，然后对其进行了优化，以达到在不过切的图１情况下空走刀时间最短，单位时间内金属去除率最高的目的。由于“Ｓ”型试件的缘条是直纹面，所以"确定加工工艺半精加工与精加工采用的是侧刃铣的加工策略，即保证刀具的轴线与“Ｓ”型试件缘条的母线始终处于收稿日期：２０１２年６月平行的状态（见图２）。最后编制精铣

6、底部平面和钻２０１２年第４６卷Ｎｏ．９１０３表２刀具与切削参数表刀具轴向切深径向切深主轴转速进给速度工序说明描述ａｐ（ｍｍ）ａｅ（ｍｍ）ｎ（ｒ／ｍｉｎ）ｖｆ（ｍｍ／ｍｉｎ）１２齿Ｄ２０Ｒ０．８刀片立铣刀三轴粗铣外形２１２２００００４０００２２齿Ｄ２０Ｒ０．８刀片立铣刀半精加工２０．５－５２００００４０００３２齿Ｄ２０Ｒ１整体硬质合金铣刀五轴精铣２２．５２００００４０００４２齿Ｄ２０Ｒ１整体硬质合金铣刀三轴精铣底面０．５１０２００００４０００５Ｄ１５．５钻头钻孔－－５００１００６Ｄ１６精镗刀镗基准孔－０．１１０００１００孔、镗孔的路径。底部平面将作为三坐标测量机检６９ＬＸ－４９．０３７Ｙ４０

7、．４２７Ｚ５１．９７７Ａ－１１．４０２Ｃ２１７．８９７验的基准平面，底面中部镗出来的两个孔作为三坐７０ＬＸ－４８．８６８Ｙ４１．４０８Ｚ５１．９７１Ａ－１１．３６５Ｃ２１７．２３标测量机检验的基准孔。#．"加工过程仿真加工过程仿真是用来检验加工程序与加工工艺正确与否的重要方法。利用加工仿真，可以验证加工程序是否存在过切与欠切，刀具与工件是否干涉，刀具与夹具、机床是否干涉，机床是否超程等重要信息。加工仿真几乎已经成了加工复