>UG鉆孔詳解

2016-09-03  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

本章要點 

1.點位加工概述

2.點位加工幾何體設(shè)置

3.點位加工循環(huán)參數(shù)設(shè)置

4.點位加工一般參數(shù)設(shè)置

2.1  點位加工概述

點位加工是一種相當常見的機械加工方法,如圖2-1所示的工件。點位加工包括鉆孔、鏜孔、擴孔、鉸孔、點焊和鉚接等,UG NX6可為各種點位加工操作創(chuàng)建刀具路徑,如圖2-2所示。點位加工的刀具運動由3部分組成:首先刀具快速定位在加工位置上,然后切入零件,完成切削后退回。

圖2-1點位加工工件

圖2-2點位加工刀軌

2.1.1 操作安全點

在點位加工中,操作安全點是每個切削運動的起點和終點,也是進刀、退刀、避讓、快速移刀等輔助運動的起點和終點。

    

通常,刀具將以快速或進刀進給率向操作安全點運動,刀具從操作安全點向部件表面上的刀位點運動時,以及切削至指定深度的過程將使用切削進給率,如圖2-3所示。但是,如果一個循環(huán)處于活動狀態(tài),系統(tǒng)將使用“循環(huán)參數(shù)”菜單中指定的循環(huán)進給率。

    

圖2-3最小安全距離及刀具運動速率

2.1.2 加工循環(huán)

數(shù)控系統(tǒng)對典型加工中幾個固定或連續(xù)動作用同一個指令來指定,完成本來要用多個程序段指令完成的加工動作,這個指令就是加工循環(huán)指令。為了滿足不同類型孔的加工要求,UG在點位加工中提供了多種循環(huán)類型,控制刀具的切削運動過程。點位加工操作就是選擇合理的加工循環(huán)并進行合理的參數(shù)設(shè)定的過程。點位加工操作循環(huán)也稱作固定循環(huán),通常包括的基本動作如下:

1.精確定位。

2.以快進或進刀速度移動至操作安全點。

3.以切削速度運動至零件表面上的加工位置點。

4.以切削速度或循環(huán)進給率加工至孔最深處。

5.孔底動作(暫停、讓刀等)。

6.以退刀速度或快進速度退回操作安全點。

7.快速運行至安全平面(安全平面被激活)。

2.2  點位加工幾何體設(shè)置

為了創(chuàng)建點位加工刀軌,需要定義點位加工幾何體。點位加工幾何的設(shè)置包括指定孔、部件表面和底面3種加工幾何,其中孔為必選項,而部件表面和底面為可選項,如圖2-4所示。

圖2-4點位加工幾何體

2.2.1 指定加工位置

在“鉆”對話框幾何體組中單擊“指定孔”圖標,系統(tǒng)彈出“點到點幾何體”對話框,其中“選擇”選項用于選擇孔加工的點位幾何對象(這些幾何對象可以是一般點、圓弧、圓、橢圓以及實心體或片體上的孔),其余選項用于編輯已指定的點位,如圖2-5所示。

圖2-5“點到點幾何體”對話框

單擊“點到點幾何體”對話框中的“選擇”按鈕,系統(tǒng)自動彈出孔選擇對話框,用于選擇孔、圓弧或點作為加工位置,各個選項含義如圖2-6所示。

圖2-6孔選擇對話框

在“點到點幾何體”對話框中,單擊“優(yōu)化”按鈕,系統(tǒng)自動彈出孔位優(yōu)化對話框,如圖2-7所示。使用此功能,可以重新安排刀軌中點的順序。通常,對重新排列加工順序是為了生成刀具運動最快的刀軌,提高加工效率。但是,由于其他加工約束條件(如夾具位置、機床行程限制、加工臺大小等),還可將刀軌限定在水平或豎直區(qū)域(帶)內(nèi)。

圖2-7孔位優(yōu)化對話框

在孔位優(yōu)化對話框中,單擊Shortest Path按鈕,系統(tǒng)自動彈出最短路徑優(yōu)化對話框,如圖2-8所示。這種優(yōu)化方式允許處理器根據(jù)最短加工時間來對加工點排序,該方法通常被用作首選方法,尤其是當點的數(shù)量很大(多于 30 個點)且需要使用可變刀軸時。但是,與其他優(yōu)化方法相比,最短刀軌方法可能需要更多的處理時間。

圖2-8最短路徑優(yōu)化對話框

在最短優(yōu)化路徑對話框中,可以選擇優(yōu)化級別(Level),包括標準和高級,還可以為刀軌選擇起點/終點或起始/終止刀軸。在使用過程中,一般只單擊“優(yōu)化”按鈕即可,即可實現(xiàn)對路徑的優(yōu)化。

在孔位優(yōu)化對話框中,單擊Horizontal Bands按鈕,可以定義一系列水平帶,以包含和引導(dǎo)刀具沿平行于工作坐標 XC 軸的方向往復(fù)運動。每個條帶由一對水平直線定義,系統(tǒng)按照定義順序來對這些條帶進行排序,如圖2-9所示。它們是:

升序 - 如果選擇此選項,系統(tǒng)將按照從最小 XC 值到最大 XC 值的順序?qū)Φ谝粋€條帶中和隨后的所有奇數(shù)編號的條帶(1、3、5 等)中的點進行排序。在第二和所有后續(xù)偶數(shù)帶(2、4、6 等)中的點按照從最大 XC 值到最小 XC 值的順序排序。

降序 - 如果您選擇此選項,系統(tǒng)對奇數(shù)帶(1、3、5 等)中的點按照從最大XC值到最小XC值的順序排序,對偶數(shù)帶(2、4、6 等)中的點按照從最小XC值到最大XC值的順序排序。

圖2-9刀位點的升序和降序排列

定義第一個條帶的順序后,使用屏幕光標在屏幕上選擇一個位置,該水平帶的第一條線應(yīng)經(jīng)過該位置。系統(tǒng)將顯示一條經(jīng)過該點且平行于工作坐標 XC 軸的直線。接下來,為第二條水平直線選擇一個點以定義第一個條帶。重復(fù)為每個條帶定義兩條直線的過程直至定義所有的條帶,然后選擇“確定”。系統(tǒng)對刀位點排序并返回“點到點幾何體”菜單。由水平帶優(yōu)化的點及生成的刀軌,如圖2-10所示。

圖2-10由水平帶優(yōu)化的點

豎直帶(Vertical Bands)與通過水平帶優(yōu)化類似,區(qū)別只是條帶與工作坐標YC軸平行,且每個條帶中的點根據(jù)YC坐標進行排序。系統(tǒng)將省略那些雖然選中但未包含在任何條帶中的刀位點。

2.2.2 指定部件表面

部件表面是指刀具開始切入材料的位置,可以為實體上存在的面,也可以是一般平面。一個操作只能指定一個部件表面,因此系統(tǒng)認為所有加工點的孔入口高度位置相同。如果沒有指定部件表面,則各點的部件表面為通過該點并垂直于刀具軸的平面。

在“鉆”對話框幾何體組中單擊“指定部件表面”圖標,彈出部件表面設(shè)置對話框,如圖2-11所示。

圖2-11“部件表面”對話框

2.2.3 指定底面

底面指定鉆孔的最低極限深度,可以為實體上存在的面,也可以是一般平面。當選擇鉆孔深度的方法為“至底面”或“穿過底面 ”時,需要指定底面。

在“鉆”對話框幾何體組中單擊“指定底面”圖標,彈出底面設(shè)置對話框,如圖2-12所示。

圖2-12“底面”對話框

 

其設(shè)置方法與部件表面的設(shè)置方法相同,有關(guān)選擇底面后各選項的描述,請參考部件表面。

2.3  參數(shù)設(shè)置

2.3.1 循環(huán)類型

在點位加工中,實際的工件可能含有不同類型的孔,需要采用不同的加工方式,如標準鉆、啄鉆、深孔加工、攻螺紋和鏜孔等。這些加工方式有的屬于連續(xù)加工,有的屬于斷續(xù)加工,因此,它們的刀具切削運動不同。為了滿足不同類型的孔的加工要求,UG NX6提供了多種點位加工的操作子類型,如圖2-13所示。不同的操作子類型,對應(yīng)著不同的鉆孔循環(huán)方式。除了在創(chuàng)建操作時指定操作子類型外,還可以在“鉆”對話框的循環(huán)類型組中,選擇所需的鉆孔循環(huán)類型,實現(xiàn)不同類型孔的加工,如圖2-14所示。

 

圖2-13點位加工操作子類型

 

圖2-14各種循環(huán)類型說明

2.3.2 循環(huán)參數(shù)組

對于零件上類型相同且直徑相同的孔,其加工方式雖然相同,但由于各孔的深度不同,或者為滿足不同孔的加工精度要求,需要用不同的進給速度加工。在同一個鉆孔循環(huán)中,通過循環(huán)參數(shù)組指定不同的循環(huán)參數(shù),可以滿足不同孔的加工要求。在每個循環(huán)參數(shù)組中可以指定加工深度、進給量、暫停時間和切削深度增量等循環(huán)參數(shù)。

使用循環(huán)參數(shù)組可以將不同的“循環(huán)參數(shù)”值與刀軌中不同的點或點組相關(guān)聯(lián)。從循環(huán)類型下拉列表中選擇循環(huán)類型后,系統(tǒng)彈出“指定參數(shù)組”對話框,如圖2-15所示,輸入要定義的循環(huán)參數(shù)組的數(shù)量,每個鉆孔循環(huán)可指定1-5個循環(huán)參數(shù)組。在同一個刀具路徑中,若各孔的加工深度相同,則指定1個循環(huán)參數(shù)組;若有不同加工深度(例如3組)的孔,則應(yīng)指定相應(yīng)數(shù)量(3個)的循環(huán)參數(shù)組。

圖2-15“指定參數(shù)組”對話框

 

指定循環(huán)參數(shù)組的數(shù)量后,系統(tǒng)彈出“Cycle 參數(shù)”對話框,為每個循環(huán)參數(shù)組設(shè)置相應(yīng)的循環(huán)參數(shù),這些參數(shù)詳細指定了刀具將如何執(zhí)行所需的操作。

通過選擇適當?shù)倪x項并輸入合適的值,或選擇“確定”接受顯示的默認值,為循環(huán)參數(shù)組1指定參數(shù)。選擇“確定”后,如果僅指定了一個參數(shù)組,系統(tǒng)將返回“鉆”對話框。如果指定了多個參數(shù)組,系統(tǒng)將顯示剩余的每個參數(shù)組的“Cycle 參數(shù)”對話框。

按照定義循環(huán)參數(shù)組1的方式定義參數(shù)組2-5,不更改、更改一個或更改所有循環(huán)參數(shù)。對于“參數(shù)組2-5”,選擇“復(fù)制上一組參數(shù)組”(此刻將被激活)可以復(fù)制上一個參數(shù)組中的值并將其應(yīng)用到當前參數(shù)組中。

2.3.3 循環(huán)參數(shù)設(shè)置

不同的循環(huán)類型,有相應(yīng)的循環(huán)參數(shù),如圖2-16所示為標準鉆循環(huán)參數(shù)的說明。

圖2-16標準循環(huán)參數(shù)說明

 

“深度”表示孔的總深度,即從部件表面到刀尖的距離,它出現(xiàn)在除“標準鉆,埋頭孔”外所有循環(huán)的“循環(huán)參數(shù)”對話框中。單擊“Cycle 參數(shù)”對話框中的“Depth”按鈕,彈出“Cycle 深度”對話框,如圖2-17所示?？梢愿鶕?jù)需要選擇確定鉆削深度的方法。系統(tǒng)提供了6種確定鉆削深度的方法,每種鉆削深度的幾何意義如圖2-18所示。

u          模型深度  將自動計算實體中每個孔的深度。(對于通孔和盲孔,計算時將分別考慮“通孔安全距離”和“盲孔余量”兩個參數(shù))

u          刀尖深度  指定了一個正值,該值為從部件表面沿刀軸到刀尖的深度。

u          刀肩深度  指定了一個正值,該值為從部件表面沿刀軸到刀具圓柱部分的底部(刀肩)的深度。

u          至底面  是系統(tǒng)沿刀軸計算的刀尖接觸到底面所需的深度。

u          穿過底面  是系統(tǒng)沿刀軸計算的刀肩接觸到底面所需的深度。如果希望刀肩越過底面,可以在定義“底面”時指定一個“安全距離”。底面在“鉆”對話框中指定。

u          至選擇點  是系統(tǒng)沿刀軸計算的從部件表面到鉆孔點的ZC坐標間的深度。

 

圖2-17 “Cycle 深度”對話框	圖2-18 鉆削深度

 

除上述標準鉆循環(huán)參數(shù)之外,其它循環(huán)中比較重要的參數(shù)有:

u          Increment  增量,僅出現(xiàn)在“啄鉆”和“斷屑”循環(huán)中,表示“啄鉆”和“斷屑”循環(huán)的兩次中間深度之間的增量距離。它對應(yīng)于“標準鉆,深度”和“標準鉆,斷屑”循環(huán)的“步長值”參數(shù)。有三個選項:“無”,系統(tǒng)不生成任何中間點,一次鉆削完成;“恒定”,指定增量值應(yīng)為一個正值,系統(tǒng)生成一系列具有恒定增量的送刀運動,直到將刀具送到最終深度;“可變”,可以定義 1-7 個增量值。

u          Csink直徑  表示埋頭孔的直徑,僅出現(xiàn)在“標準鉆,埋頭孔”循環(huán)中,如圖2-19所示。

圖2-19埋頭孔直徑

u          入口直徑  指定加工沉孔前的底孔直徑,一般沉孔是在先前鉆好的底孔上加工,同樣僅出現(xiàn)在“標準鉆,埋頭孔”循環(huán)中。

u          Step值  與Increment相似,在“標準鉆,深度”和“標準鉆,斷屑”循環(huán)出現(xiàn),指定循環(huán)式鉆孔的步進增量,可以定義 1-7 個增量值。

2.3.4 一般參數(shù)設(shè)置

在鉆孔加工中還需要設(shè)置最小安全距離、深度偏置、避讓、進給和速度等參數(shù)。最小安全距離和深度偏置設(shè)置如圖2-20所示。

圖2-20最小安全距離和深度偏置

在“鉆”對話框的刀軌設(shè)置組中單擊“避讓”圖標,系統(tǒng)彈出“避讓”對話框,參數(shù)含義如圖2-21所示。

圖2-21避讓對話框參數(shù)

在“鉆”對話框的刀軌設(shè)置組中單擊“進給和速度”圖標,進入“進給和速度”對話框,如圖2-22所示。

圖2-22“進給和速度”對話框

 

在“進給率”組中,可以設(shè)置切削速率,點擊更多選項,可以指定快進、逼近、進刀、退刀和返回等非切削移動的速率。鉆削加工中通常只需要設(shè)置切削速率,其余移動速率使用默認值。

 

2.4  孔系加工實例

2.4.1 零件分析

零件模型如圖2-23所示,編寫鉆孔程序。利用測量工具測得零件長寬高分別為:200,50,80;左右兩側(cè)臺階上的通孔直徑為16,中間臺階和右側(cè)臺階上的兩個盲孔直徑分別為12和6。對刀方式為四邊分中,頂面對刀,故加工坐標系應(yīng)取在零件頂面中心位置。

圖2-23孔加工零件

 

加工操作順序和刀具規(guī)格如表2-1所示。

表2-1操作順序和刀具的規(guī)格

序號	操作名稱	加工內(nèi)容	刀具名稱	刀具直徑	主軸速度	進給速度	步進值
1	AA1	鉆中心孔	ZD5	5	1500	200	-
2	AA2	粗鉆兩側(cè)通孔	D15.6	15.6	1000	150	2
3	AA3	粗鉆中間盲孔	D11.6	11.6	1200	120	2
4	AA4	粗鉆右側(cè)盲孔	D5.6	5.6	1600	100	1
5	AA5	精鉆兩側(cè)通孔	D16	16	600	30	-
6	AA6	精鉆中間盲孔	D12	12	900	30	-
7	AA7	精鉆右側(cè)盲孔	D6	6	1200	20	-

 

本例練習文件為\Ch2\Drill_Project_start.prt。

完成文件為\Ch2\Drill_Project_end.prt。

2.4.2 編程步驟

步驟1:打開零件圖檔,進入加工環(huán)境。

單擊“打開文件”圖標,打開\Ch2\Drill_Project_start.prt部件文件。

在工具條上單擊“起始”按鈕,在其下拉列表中選擇“加工”選項,按照圖2-24所示設(shè)置點位加工環(huán)境。

圖2-24加工環(huán)境初始化

步驟2:按照圖2-25所示定義加工坐標系和安全平面。

 

圖2-25加工坐標系和安全平面定義

步驟3:按照圖2-26所示復(fù)制并簡化模型。

圖2-26復(fù)制并簡化模型

步驟4:按圖2-27所示,定義部件幾何體和毛坯幾何體。

圖2-27部件幾何和毛坯幾何體定義

 

步驟5:按照圖2-28所示創(chuàng)建刀具ZD5(直徑為5mm的中心鉆)。

圖2-28ZD5中心鉆的創(chuàng)建

 

    重復(fù)上述步驟,分別創(chuàng)建D15.6mm,D11.6mm,D5.6mm,D16mm,D12mm,D6mm的鉆頭,注意刀具子類型選擇為。

 

 

步驟6:按照圖2-29所示創(chuàng)建操作AA1,鉆中心孔。

圖2-29中心鉆操作AA1的創(chuàng)建

 

步驟7: 按照圖2-30所示選擇循環(huán)類型,設(shè)置循環(huán)參數(shù)。

“Rtrcto”用于確定刀具退出方式,決定了刀具完成每個點位加工后退出返回的位置。若此處不選擇退刀方式,即“Rtrcto”設(shè)置為空,則可在指定幾何體時,通過避讓來選擇合適的退刀方式。

圖2-30循環(huán)參數(shù)設(shè)置

 

步驟8:按照圖2-31所示指定鉆孔位置。

可以直接選擇需要的點,增加的“刪除多選點”和“增加漏選點”操作,是為了讓大家練習“點到點幾何體”對話框中的選項操作。

圖2-31鉆孔位置選擇

步驟9:按照圖2-32所示生成刀軌,修改循環(huán)參數(shù),指定退刀方式為無。

圖2-32刀軌生成與退刀方式修改

 

步驟10:按照圖2-33所示優(yōu)化刀具路徑。

圖2-33刀具路徑優(yōu)化

 

步驟11:按照圖2-34所示設(shè)置避讓,避開障礙物。

為避免步驟9中發(fā)生的刀具碰撞,除了在循環(huán)參數(shù)中指定退刀方式外,還可以在指定幾何體時設(shè)置避讓。

圖2-34避讓設(shè)置

 

步驟12:按照圖2-35所示設(shè)置主軸速度和進給參數(shù)。

圖2-35進給和速度設(shè)置

 

步驟13:按照圖2-36所示生成刀軌,并進行加工仿真。

中心鉆操作AA1所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的按鈕,保存文件。

圖2-36刀軌生成與加工仿真

 

 

步驟14:按照圖2-37所示創(chuàng)建操作AA2,用于粗鉆2個大孔。

圖2-37操作AA2的創(chuàng)建

系統(tǒng)彈出“啄鉆”對話框后,單擊“確定”按鈕或鼠標中鍵,對話框消失,在操作導(dǎo)航器程序順序視圖中,可以看到“PROGRAM”節(jié)點下新產(chǎn)生一個操作AA2。

 

步驟15: 按照圖2-38所示選擇循環(huán)類型,設(shè)置循環(huán)參數(shù)和通孔安全距離。

圖2-38循環(huán)參數(shù)及通孔安全距離設(shè)置

 

步驟16:按照圖2-39所示指定鉆孔位置。

圖2-39鉆孔位置指定

步驟17:按照圖2-40所示設(shè)置主軸速度和進給率。

圖2-40鉆孔位置指定

如果在循環(huán)參數(shù)中已經(jīng)指定了進給率,則在進給和速度對話框中的切削進給率與已指定值相同,不必重復(fù)指定。

步驟18:按照圖2-41所示生成刀軌,并進行加工仿真。

粗鉆大孔操作AA2所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的按鈕,保存文件。

圖2-41刀軌生成與加工仿真

步驟19:按照圖2-42所示復(fù)制深孔鉆操作AA2,重命名為AA3,粗鉆中間臺階D12mm盲孔。

圖2-42新操作AA3的建立

 

步驟20:按照圖2-43所示更改操作AA3中使用的刀具,重新指定鉆孔位置。

圖2-43更改刀具與重新指定鉆孔位置

 

步驟21:按照圖2-44所示修改參數(shù)。

圖2-44盲孔余量、主軸速度和進給率設(shè)置

 

步驟22:按照圖2-45所示生成刀軌,并進行加工仿真。

粗鉆中間臺階孔操作AA3所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的按鈕,保存文件。

圖2-45刀軌生成與加工仿真

 

步驟23:按照圖2-46所示復(fù)制深孔鉆操作AA3,重命名為AA4,粗鉆右側(cè)臺階D6mm盲孔。

圖2-46新操作AA4的建立

 

步驟24:按照圖2-47所示更改操作AA4中使用的刀具,重新指定鉆孔位置。

圖2-47更改刀具與重新指定鉆孔位置

 

步驟25:按照圖2-48所示修改參數(shù)。

圖2-48修改“Step值”、主軸速度和進給率

步驟26:按照圖2-49所示生成刀軌,并進行加工仿真。

粗鉆右側(cè)臺階孔操作AA4所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的
按鈕,保存文件。

 

圖2-49刀軌生成與加工仿真

步驟27:按照圖2-50所示復(fù)制深孔鉆操作AA2,重命名為AA5,精鉆2個大孔。

圖2-50新操作AA5的建立

 

 

步驟28:按照圖2-51所示更改操作AA5中使用的刀具,修改參數(shù)。

精加工孔時,選擇循環(huán)參數(shù)“Step值”設(shè)定步進量,并設(shè)定Step #1 =0,表示一次鉆孔至所設(shè)定深度。

圖2-51更改刀具與修改“Step值”、主軸速度和進給率

步驟29:按照圖2-52所示生成刀軌,并進行加工仿真。

精鉆兩側(cè)臺階孔操作AA5所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的按鈕,保存文件。

圖2-52刀軌生成與加工仿真

 

步驟30:按照圖2-53所示復(fù)制深孔鉆操作AA3,重命名為AA6,精鉆中間臺階孔。

圖2-53新操作AA6的建立

步驟31:按照圖2-54所示更改操作AA5中使用的刀具,修改參數(shù)。

圖2-54更改刀具與修改“Step值”、盲孔余量、主軸速度和進給率

步驟32:按照圖2-55所示生成刀軌,并進行加工仿真。

精鉆中間臺階孔操作AA6所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的按鈕,保存文件。

圖2-55刀軌生成與加工仿真

步驟33:按照圖2-56所示復(fù)制深孔鉆操作AA4,重命名為AA7,精鉆右側(cè)臺階孔。

圖2-56新操作AA7的建立

步驟34:按照圖2-57所示更改操作AA5中使用的刀具,修改參數(shù)。

圖2-57更改刀具與修改“Step值”、盲孔余量、主軸速度和進給率

步驟35:按照圖2-58所示生成刀軌,并進行加工仿真。

精鉆右側(cè)臺階孔操作AA7所有設(shè)置完成后,單擊工具欄上的按鈕,保存文件。

圖2-58刀軌生成與加工仿真

 

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