UG自动编程的叶轮加工五轴联动加工中心毕业设计Word格式文档下载.docx

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FANUC系统编程方法

2.1FANUC系统概述

2.2FANUC系统编程指令

第三章：

叶轮轴加工的工艺分析

3.1概述

3.2零件三维模型与零件图

3.3叶轮轴的加工工艺分析

第四章：

叶轮轴加工的UG自动编程

4.1建立零件的UG三维模型

4.2叶轮轴加工的UG自动编程

4.3叶轮轴加工的UG程序后处理

第五章：

总结

致谢语

参考文献

基于UG自动编程的数控铣削加工

牟松

重庆三峡学院应用技术学院机械设计制造及其自动化08机械重庆万州404000

摘要五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。

目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。

关键字五轴联动加工中心UG自动编程

所谓五轴加工这里是指在一台机床上至少有五个坐标轴（三个直线坐标和两个旋转坐标），而且可在计算机数控（CNC）系统的控制下同时协调运动进行加工。

1：

对于五轴立式加工来说，必须要有C轴，即旋转工作台，然后再加上一个轴，要么是A轴要么是B轴。

2：

主轴头旋转类型，立式结构的两个回转轴A，C轴。

该机床将A，C回转轴设置在主轴上。

铣头绕Z轴旋转360度形成C轴，绕X轴旋转±

90度形成A轴。

这样的结构形式工作台上无旋转轴。

3：

工作台旋转类型，工作台绕X轴旋转，工作台绕Z轴旋转，主轴无需摆动。

4：

工作台绕Z轴旋转，主轴头绕Y轴摆动称B轴。

五轴联动机床的使用，让工件的装夹变得更容易。

加工时无需特殊夹具，降低了夹具的成本，避免了多次装夹，提高了模具加工的精度。

采用五轴技术加工模具可以减少夹具的使用数量。

另外，由于五轴联动机床可在加工中省去许多特殊刀具，所以降低了道具成本。

五轴联动机床在加工中能增加刀具的有效切削长度，减小了切削力，提高刀具使用寿命，降低成本。

采用五轴联动机床加工模型，交货快，更好的保证了模具的加工质量，是模具加工边的更加容易，并且是模具的修改变得更加容易。

在传统的模具加工中，一般用立式加工中心来完成工件的铣削加工。

随着模具制造技术的不断发展，立式加工中心本身的一些弱点表现得越来越明显。

现在模具加工普遍使用球头道来加工，球头铣刀在模具加工中带来好处非常明显，但如果用立式加工中心的话，其底面的线速度为零，如果使用四丶五轴联动机床加工技术加工模具，可以克服上述不足。

立式五轴加工中心的回转轴有两种方式，一种是工作台回转轴，设置在床身上的工作台可以环绕X轴回转，定义为A轴，A轴一般工作范围+30度至-120度。

工作台的中间还设有一个回转台，在图示的位置上环绕Z轴回转，定义为C轴，C轴都是360度回转。

这样通过A轴与C轴的组合，固定在工作台上的工件除了底面之外，其余的五个面都可以由立式主轴进行加工。

1.4五轴联动加工中心的应用领域

五轴联动加工中心也十分很多种，有新型的立丶卧五轴联动加工中心，可用于航空，航天零件加工；

有专门用于模具加工的高性能联动加工中心；

集成三维CAD/CAM对模具复杂的曲面超精加工；

有时用于汽车丶摩托车大批量零件加工的高速联动加工中心，生产效率高且具备柔性化.所以每种五轴联动加工中心所应用的行业都是不尽相同的。

如上海鼎迪数控设备的意大利丶巴吉的五轴联动加工中心的具体的应用行业就有：

人造石及亚克力卫浴产品加工及其木模造型，曲木浴室家具修边，厚片吸塑产品修边，吸塑模具造型及塑料修边丶宝丽龙模具丶石蜡模具丶石膏模具油泥模型丶玻璃钢莫及修边等。

五轴联动加工中心对一个国家的航空丶航天丶军事丶科研丶精密仪器丶高精医疗设备等等行业，有着举足轻重的影响.即使是发达工业化国家，也无不高度重视.五轴联动加工中心是高品质丶高精度的加工设备。

第二章FANUC系统编程方法

FANUC中文译名为发那科，FANUC系统广泛应用于数控机床。

常见型号有FANUC0、FANUC16、FANUC18、FANUC21等，使用最为广泛的是FANUC0系列。

FANUC系统具有性能稳定，操作界面好等优点。

FANUC系统对环境要求不高，适应性很强。

（1）插补指令

G00快速进给指令

G01线性插补指令

G02顺时针圆弧插补指令

G03逆时针圆弧插补指令

G04暂停

G15开始极坐标

G16取消极坐标

G17-G19选择加工平面为XY/XZ/YZ面

G20英制编程

G21公制编程

G28返回参考点

G41顺铣

G42逆铣

G90绝对坐标编程

G91增量坐标编程

G98每分进给

G99每转进给

（2）刀具补偿指令

G43刀具长度正补偿

G44刀具长度负补偿

G49取消刀具长度补偿

（3）固定循环指令

通用格式：

G_X_Y_Z_（G91时孔底到R点的距离，G90时初始点到孔底的距离）R_（R点到初始点的距离）Q_（每次进刀的深度）P_（暂停时间）F_K_（重复次数）

注：

三个点从上到下依次为：

初始点、R点（距工件表面约2-5mm）、孔底点。

高速深孔钻循环

G73X_Y_Z_R_Q_F_K_

深孔往复排屑钻孔循环

G83X_Y_Z_R_Q_F_K_

钻孔循环

G81X_Y_Z_R_F_K_

忽孔循环

G82X_Y_Z_R_P_F_K_

精镗孔循环

G76X_Y_Z_R_P_F_K_

镗孔循环

G85X_Y_Z_R_F_K_

精镗阶梯孔

G89X_Y_Z_R_P_F_K_

攻左螺纹循环

G74/G84X_Y_Z_R_Q_F_P_K

G80取消固定循环

（4）其他指令

G92工件坐标系的设定

G54-G59设定多个工件坐标系

（5）辅助指令

M00程序暂停

M01选择停止

M02程序结束

M03/M04/M05主轴正/反/停转

M06换刀

M30程序结束并返回

第三章叶轮轴加工的工艺分析

本论文是对一个叶轮轴加工，使用五轴联动数控机床可以提高叶轮加工的精度和效率。

下面将对叶轮轴进行工艺分析。

叶轮轴的三维模型和零件图如图3－1到图3－3所示：

图3－1叶轮轴的三维模型

图3－2叶轮轴的零件图

图3－3叶轮轴叶片数据图

叶轮轴需要使用车削、铣削等加工。

根据图3－4，其加工工艺如下（叶轮轴的外形已在车床上加工完成）：

图3－4叶轮轴工艺简图

工序1：

用直径为10mm的立铣刀铣削三个矩形槽，采用型腔铣。

主轴转速为800r/min，进给速度为100mm/min。

工序2：

铣削叶轮头部球形孔

工步1：

粗铣---用直径为10mm的立铣刀进行粗细，采用型腔铣。

工步2：

精铣---用直径为8mm的球头铣刀进行精细，采用可变轴轮廓铣进行曲面精加工，驱动方式选择“边界”方法，刀轴方向为“朝向点”。

主轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。

工序3：

铣削叶片

用直径为10mm的球头铣刀粗铣叶片，采用多叶片粗铣。

主轴转速为2000r/min，进给速度为300mm/min。

用直径为8mm的球头铣刀精铣叶毂，采用精铣叶毂。

工步3：

用直径为8mm的球头铣刀精铣叶片，采用叶片精铣。

第四章叶轮轴加工的UG自动编程

（1）进入UG的草图模块创建叶轮轴的截面草图如图4－1所示：

图4－1叶轮轴的截面草图

（2）利用旋转生成叶轮轴的外形，再挖槽。

根据叶片的样条线数据，画出叶片的截面曲线

采用拉伸、布尔运算等，建立的叶轮轴的三维模型如图4－2所示：

图4－2叶轮轴的三维模型

（1）叶轮轴矩形槽的加工

进入UG加工模块,加工环境选择铣削，如图4－1

图4－1加工环境

创建叶轮轴加工的加工坐标系，如图4－2所示：

图4－2叶轮轴加工的加工坐标系

加工叶轮轴的槽，创建加工槽的毛坯几何与工件几何体，工件几何体即为整个叶轮轴，如图4－3所示：

图4－3加工槽的毛坯几何体

创建直径为10mm的立铣刀铣削矩形槽，采用型腔铣。

注意选择铣削区域为槽底面，刀轴设为X轴。

得到单个刀轨后，采用对象--变换阵列除其他两个刀轨。

加工后得到铣削单个矩形槽的刀轨如图4－4所示：

图4－4铣削矩形槽的单个刀轨

（2）叶轮轴头部球形孔加工的UG自动编程

创建叶轮轴头部球形孔加工的毛坯几何体，工件几何体任然为整个叶轮轴，如图4－5所示:

图4－5叶轮轴头部球形孔加工的毛坯几何体

创建直径为10mm和8mm的立铣刀分别对球形孔进行粗、精铣。

粗铣采用型腔铣，精细采用可变轴轮廓铣进行曲面精加工。

粗铣主轴转速为800r/min，进给速度为100mm/min。

精铣轴转速为3000r/min，进给速度为450mm/min。

注意：

精铣时动方式选择“边界”方法，刀轴方向为“朝向点”。

铣削球形槽后的刀轨如图4－6、图4－7所示：

图4－6叶轮轴头部球形孔粗加工刀轨

图4－7叶轮轴头部球形孔精加工刀轨

（3）叶轮轴叶片加工的UG自动编程

创建叶轮轴叶片加工的毛坯几何体，工件几何体任然为整个叶轮轴，如图4－8

图4－8叶轮轴叶片加工的毛坯几何体

创建直径为10mm和8mm的球头铣刀粗铣叶片。

粗铣叶片采用多叶片粗铣，主轴转速为2000r/min，进给速度为300mm/min。

多叶片粗铣指定几何体时各个几何体的具体含义如图4－9

图4－9多叶片粗铣指定几何体时各个几何体的具体含义

操作完成后得到单个叶片粗铣的加工刀轨，然后采用对象—变换，生成剩余刀轨，单个叶片粗铣刀轨如图4－10所示：

图4－10单个叶片粗铣刀轨

精铣叶毂，采用直径为8mm的球头铣刀，采用精铣叶毂的方式。

精铣叶毂同多叶片粗铣指定几何体一样，得到精铣叶毂的单个刀轨，然后采用对象—变换，生成剩余刀轨，单个精铣叶毂刀轨如图4－11所示：

图4－11单个精铣叶毂刀轨

精铣叶片，采用直径为8mm的球头铣刀，采用叶片精铣的方式。

精铣叶片同多叶片粗铣指定几何体任然是一样的，得到精铣叶片的单个刀轨，然后采用对象—变换，生成剩余刀轨，单个精铣叶片刀轨如图4－12所示：

图4－12单个精铣叶片刀轨

叶轮轴加工的程序视图如图