基于PartMaker的车铣复合机床多刀塔同步加工设置

摘要:通过一个典型零件的车铣加工,介绍了英国DELCAM 公司PartMaker 专业编程软件的同步加工方法,加工过程表明运用这一方法可以缩短近40%的工时,进一步提升了产品加工效率,降低了生产成本,同时,也大大提高了设备的利用率。
关键词:PartMaker摇同步加工摇车铣复合摇多刀塔摇主副轴
中图分类号:TG659摇摇文献标识码:A

当今,随着人们对日常物质生活产品需求的提高, 大量新产品的涌现和更新换代,加速改变着制造领域 的生产方式,正对多品种小批量生产潮流,如何提高企业生产效率,已成为企业生产管理需解决的一个新问 题。近年数控技术取得突飞猛进的发展,欧洲和日本 等发达国家普遍应用的复合加工技术,较好地适应了 制造领域的这种潮流。复合机床是在一台机床上能完 成几种不同的加工工艺设备,它使得过去需要在几台 机床上完成一个工件的加工,现在只需要一台机床就 可以完成全部工序加工。我国复合机床应用才刚开始起步,而且发展很慢,加之复合加工数控程序编制难度非常大的原因,人们对这类机床还像对待以前机床一样使用,不能充分发挥机床全部效能,造成了极大的浪费。

复合机床要配合专业数控编程软件,才能充分发 挥其高效功能。英国DELCAM 公司具有30 多年的 CAD/ CAM 开发经验,尤其在复合加工方面是CAM 行业的引领者,开发的PartMaker 支持多主轴、多刀塔复合机床,它具有的多刀塔同步加工技术,为进一步提高 制造加工效率,提供了新的途径[1] 。
下面以一个典型零件讲解PartMaker 多刀塔同步加工设置方法。

1 导入CAD 模型

PartMaker 中导入零件模型如图1 所示。这个零件需要车削端面、外圆、外圆槽、螺纹,铣削6 个平面, 钻端面6 个孔。在车铣复合加工机床上,通过主轴转移至副轴,可实现一次性装夹的全部工序加工。

2 主、副轴选择

首先,建立工件加工工序。点击主菜单"查看冶子 菜单"设置冶,在弹出"设置冶窗口中,点选"主轴冶和 "加工功能冶列表功能,在"面视窗列表冶文本框中,建 立主轴为控制轴的"加工内容冶。同理,选择"副轴冶和"加工功能冶列表中的功能,在"面视窗列表冶文本框 中,建立副轴为控制轴的"加工内容冶(如图2 所示)。

另外,由于PartMaker 实行了材料库和刀具库的管 理,为任何加工策略自动选择刀具,计算进给、转速和 切削深度,这可从通过"打开材料文件冶和"工件管理冶 中选择"材料冶,在"材料文件冶窗口按操作类型自动计 算各工序切削工艺参数[2] 。

3 选择刀塔

复合机床可设定多个刀塔同时进行切削加工而不 互相干涉。例如在车削环境能使用两台刀架,在同一 循环加工中同时使用两把刀具,引导刀架被指定主刀 架的双工位粗车外圆。双工位切削可减小工件的振 动,提高材料去除率,缩短加工时间。在PartMaker 刀 具管理中,可依据工序内容选择刀塔和刀具(如图3 所示)。

4 材料控制处理

完成"切断冶工序后,在主菜单中选择"加工优化冶 下的"插入材料控制处理冶,在弹出窗口"使用副轴牵 引冶设定副轴夹持距离,完成副轴为控制轴的各工序加工。

5 刀具路径

该工件全部工序和刀具路径如图4 所示。

6 同步加工设置

该工件若采用传统加工方法,必须在普通车床、钻 床、攻丝等多台机床联合完成,整个加工过程中经过多 次装卸,而且定位基准不统一,若用数控车床也无法完 成所有工序。采用车铣复合加工,可摒弃传统工艺方 式加工安排,将工序进行同步加工组合管理。Part鄄 Maker 同步加工有效地重组了工序,使切削加工时间 进一步大为缩短,提高了机床利用率(如表1 所示)。

在主菜单"加工优化冶下选择子菜单"产生的加工 表单冶,产生加工表单如图5 所示。按表1 同步组#1 加工内容或工号进行同步加工设置,点击"加工表单冶 中"方式冶栏下M2S1,弹出窗口如图6 所示。

设置主轴方式:使用两把刀具加工(M2)。设置副 轴方式:使用一把刀具加工(S1)。

同理,设置同步组# 2 方式下M1S1。设置主轴方式:使用一把刀具(M1)。设置副轴方式:使用一把刀具(S1)。

完成设置点取加工表"Sync Group引冶,产生同步加工表单如图5 所示。

从加工表单知,在复合机床上加工该工件,若按常 规工序步骤一步步依次完成该工件加工需要10郾96 min,在经过同步加工重组优化后,加工时间缩为6郾44 min(如图5 中总时间6郾44 min);显而易见,该零件加 工时效提高了41郾24%,更不要说与普通机床加工比 较了。

7 仿真加工

PartMaker 提供虚拟机床加工仿真。选择主菜单 "仿真冶下"仿真选项冶子菜单,在弹出对话框窗口中选 勾"循环仿真冶并按"确定冶开始仿真加工。左侧主轴 夹持为双工位同步加工,此时,右侧副轴夹持同步进行 铣削平面的切削加工,3 个刀塔进行着同步组#1 切削 加工作业(如图7 所示)。

该工件PartMaker 车铣复合加工的最终产品如图8 所示。

8 生成NC 代码

再选择主菜单"加工优化冶下"产生NC 程序冶子 菜单,才能生成输出该工件的全部加工程序,其中部分 NC 代码如下:

O1234(LATHE_MILL)
(CREATED BY FANUC 18T TWIN
SPINDLE DEMO POST PROCESSOR)
N1(车削-主轴右端面)
G97S34M13
G30U0W0T0
T0101(ODTURN_80DEG-T2/ H1)
G99G076. 3Z1. 05
G50S5000
G96S499
N23G0Z0
N24X77. 0376
G73P26Q27
N26G1X77. 0F0. 039
N27X0
N2(车削-主轴粗车外圆)
G99G076. 5Z0. 03
G96S528
G71U0. 2R0. 05
G71P35Q41U0. 01W0. 01F0. 016
N35G1X15. 3555
N36Z1. 8472
N37Z-3. 175X25. 4
N38Z-79. 0067
N39Z-81. 0006X21. 4122
N40Z-85. 344
N41Z-87. 3252X25. 4
N42X63. 5
N43Z-88. 6013X73. 025
N44X92. 013
G30U0W0T0
M1
N3(车削-主轴双工位粗车外圆)
G97S26M13
G30UOWOTO
T1414(ODTURN_80DEG-T3/ H1)
G99G076. 3Z0. 03
G96S528
G71U0. 2R0. 05
G71P59Q69U0. 01W0. 01F0. 016
N59G1X15. 3555
N60Z1. 8472
N61Z-3. 175X25. 4
N62Z-79. 0067
N63Z-81. 006X21. 4122
N64Z-85. 344
N65G2X25. 3746Z-87. 3252R1. 9812
N66G1X63. 5
N67Z-88. 6013X73. 025
N68Z-107. 2486
N69X92. 013
G30U0W0T0
M1
M35 (SS STOP)
N8(铣削六边形平面-副轴)
G30U0W0
T0808(END MILL 5/8-X-T1/ H2)
G98G97S1790M54
G19G0Y-38. 4625Z0. 3125C30. 0
X9. 7
G1Y24. 96
G0C90. 0
G1Y38. 4625
G0C150. 0
G1Y38. 4625
G0C210. 0
G1Y38. 4625
G0C270. 0
G1Y38. 4625
G0C330. 0
G1Y38. 4625
G30U0W0
M24
M55(LIVE TOOL STOP)
M1
……………………………………(略)

9 结语

PartMaker 车铣复合加工经过同步加工优化管理 后,该工件加工工时缩短41%,充分发挥复合机床的 多刀塔同步加工功能,大大提高了设备的利用率的同 时,不仅极大地提高了企业的生产效率,而且有效降低 了企业的生产成本。

参考文献
[1] 王振江. FeatureCAM 在车铣复合机床上同步加工的应用案例[J]. 模具工程,2012(7):63-67.
[2] PartMaker TurnMILL 多轴车铣复合中心编程系统[DB/ OL]. www. delcam. com. cn,2011.