異形數(shù)控拋光機(jī)|數(shù)控拋光機(jī)|寶億科技(查看)

實現(xiàn)五軸數(shù)控拋光CAM技術(shù)，并且得到準(zhǔn)確的機(jī)床加工程序需要解決以下幾個關(guān)鍵技術(shù)。

（1）幾何建模。利用建模軟件完成三維的鋁合金輪轂創(chuàng)建，建模軟件常用的包括CATIA、UG、Pro/Engineer等。

（2）制定加工工藝方案。在數(shù)控加工技術(shù)中，加工工藝起著關(guān)鍵作用，合理的加工工藝可以提高工件的加工質(zhì)量，還可以提高生產(chǎn)效率[3]。鋁合金輪轂拋光加工工藝的選擇主要包括加工路線、選擇、控制刀軸方式、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度等。

（3）軌跡生成。根據(jù)加工工藝要求生成合理的加工軌跡，滿足無干涉、無碰撞、節(jié)省運行時間、提高加工效率的要求。對于鋁合金輪轂曲面模型而言，需要利用CAM編程軟件實現(xiàn)軌跡生成，并且得到刀位數(shù)據(jù)文件。

（4）加工軌跡。在CAM編程軟件中生成加工軌跡以后，要針對實體進(jìn)行加工軌跡確認(rèn)，驗證刀位數(shù)據(jù)對于通過后置處理轉(zhuǎn)換的數(shù)控加工程序是十分必要的，特別是在多軸加工編程中，其作用更為明顯。這樣可以有效地避免加工程序在加工過程中有可能會出現(xiàn)過切與碰撞等問題[3-5]。

（5）后置處理。拋光機(jī)床后置處理程序是根據(jù)機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式和運動變換特點，通過計算得到的后置處理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式，將在軌跡生成過程中所產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換成拋光機(jī)床的數(shù)控加工程序。準(zhǔn)確的后置處理可以保證加工程序的準(zhǔn)確性，提高加工效率，保證加工質(zhì)量，金屬數(shù)控拋光機(jī)，還可以提高機(jī)床運行過程中的可靠性能[6]。五軸數(shù)控拋光機(jī)床后置處理程序具有特性。

（6）NC程序模擬。為保證實際加工過程的穩(wěn)定性、安全性，需要對后置處理轉(zhuǎn)換得到的G代碼指令進(jìn)行驗證，在Vericut數(shù)控軟件中建立實際加工環(huán)境，模擬實際加工過程。

鋁合金輪轂表面的拋光加工技術(shù)在輪轂生產(chǎn)中越來越重要，利用數(shù)控加工代替人工手動操作只是轉(zhuǎn)變的開始，將來要建立數(shù)字化、智能化的拋光生產(chǎn)線，建立數(shù)字化在線檢測技術(shù)，在不同機(jī)床之間還要建立智能化機(jī)器手搬運。因此，將五軸數(shù)控加工理論應(yīng)用到鋁合金輪轂拋光加工中，異形數(shù)控拋光機(jī)，對實現(xiàn)數(shù)控拋光加工具有重要意義。

五軸數(shù)控拋光機(jī)床

五軸聯(lián)動數(shù)控拋光機(jī)床合理地實現(xiàn)了多軸加工的理念，在傳統(tǒng)的三軸基礎(chǔ)上增加了擺動與工作臺旋轉(zhuǎn)，即繞著軸擺動，工作臺繞著Y 軸旋轉(zhuǎn)。

（1）拋光機(jī)床坐標(biāo)系。對于數(shù)控拋光機(jī)床而言，先要確定Z 軸，然后再確定X 軸和Y 軸，最后確定其他旋轉(zhuǎn)軸。機(jī)床某一軸的運動正方向，是指增大工件和之間距離的方向。X 、Y 、Z 軸按照右手直角笛卡兒坐標(biāo)系判斷，B 、C 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸的正方向按照右手螺旋法則判斷。數(shù)控拋光機(jī)床坐標(biāo)系定義方向如圖1所示。

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圖1 拋光機(jī)床坐標(biāo)系

（2）坐標(biāo)系。與固連的坐標(biāo)系為坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點定義在刀尖點上，坐標(biāo)系的方向要與機(jī)床坐標(biāo)系的方向保持一致。對于數(shù)控拋光機(jī)而言，坐標(biāo)系定義在布輪端面的中心位置，數(shù)控拋光機(jī)，方向與拋光機(jī)機(jī)床坐標(biāo)方向一致，如圖2所示。

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圖2 坐標(biāo)系

（3）機(jī)床結(jié)構(gòu)信息。通過拋光機(jī)床結(jié)構(gòu)示意圖可以了解到機(jī)床的整體，包括輪轂裝夾工作臺，夾緊裝置，X 、Y 、Z 移動坐標(biāo)軸，旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，還有伺服電機(jī)，滾軸絲杠，直線導(dǎo)軌等。機(jī)床基本信息見表1。

表1 機(jī)床信息

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與普通的五軸數(shù)控機(jī)床相比，拋光機(jī)床在旋轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計上發(fā)生了改變。旋轉(zhuǎn)工作臺是承載輪轂的重要組成部分，由于要考慮輪轂外形尺寸和重量，工作臺在結(jié)構(gòu)上設(shè)計為圓形，在工作臺上對稱分布夾具的安裝位置。為適應(yīng)較大尺寸輪轂的裝夾，夾具前后位置應(yīng)可調(diào)。同時，在滿足承載力的前提下應(yīng)適當(dāng)減少工作臺的重量。運動由兩個伺服電機(jī)控制，在結(jié)構(gòu)上設(shè)計為對稱形式，數(shù)控拋光機(jī)，布輪的大小可以改變。拋光機(jī)床結(jié)構(gòu)如圖3所示。

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圖3 拋光

（4）輪轂?zāi)Ｐ团c裝夾利用建模軟件創(chuàng)建三維的鋁合金輪轂?zāi)Ｐ?，選擇的鋁合金輪轂?zāi)Ｐ腿鐖D4所示。

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圖4 輪轂?zāi)Ｐ?/p>

輪轂安裝在工作臺上的原則是：首先要保證工作臺中心孔軸線與輪轂軸線重合，其次要保證輪轂所在的位置與數(shù)控編程軟件中設(shè)定的加工坐標(biāo)位置一致。輪轂在工作臺上裝夾如圖5所示。

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圖5 輪轂裝夾圖

（5）前置處理與后置處理。利用數(shù)控加工軟件對輪轂?zāi)Ｐ捅砻嫔蓲伖饧庸ぼ壽E，這一過程稱為前置處理。在整個前置處理過程中，得到了相對于輪轂表面的運動軌跡，并且產(chǎn)生刀位文件（CLFS），它描述了運動時的坐標(biāo)位置和刀軸矢量方向。前置處理產(chǎn)生的刀位運動軌跡數(shù)據(jù)是原始程序，是假想工件靜止不動，相對于工件的運動數(shù)據(jù)參數(shù)，并沒有考慮到機(jī)床的結(jié)構(gòu)特性。因此，需要將前置處理中產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)參數(shù)轉(zhuǎn)化成拋光機(jī)床所能識別的NC數(shù)控程序，這一過程稱為后置處理。以輪轂?zāi)Ｐ椭休喚壩恢脼槔M(jìn)行拋光加工，前置處理所產(chǎn)生的加工軌跡如圖6所示。

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圖6 加工軌跡

后置處理技術(shù)對于數(shù)控程序的轉(zhuǎn)換起著十分關(guān)鍵的作用，也是實現(xiàn)數(shù)控拋光加工的重要環(huán)節(jié)，其主要功能是將在工件坐標(biāo)中的運動軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為機(jī)床坐標(biāo)系中的值。因此，首先要分析拋光機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式和運動特性，確定工件坐標(biāo)系和機(jī)床坐標(biāo)系的對應(yīng)關(guān)系，然后通過空間矩陣算法求解出后置處理坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式[6-8]，最終得到可以執(zhí)行的后置處理轉(zhuǎn)換界面。輪轂?zāi)Ｐ椭休喚墥伖饧庸ず笾锰幚磙D(zhuǎn)換如圖7所示。

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圖7 后處理界面

（6）將后置處理轉(zhuǎn)換得到的NC程序?qū)霋伖鈾C(jī)床中，完成實際加工前的常規(guī)準(zhǔn)備以后開始執(zhí)行數(shù)控程序。輪轂?zāi)Ｐ椭休喚壩恢脪伖饧庸み^程如圖8所示。

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圖8 世紀(jì)加工