[发明专利]一种弯管内表面的五轴数控铣削加工方法

摘要

本发明一种弯管内表面的五轴数控铣削加工方法属于数控加工领域，特别涉及一种采用五轴数控铣床加工弯管内表面的加工方法。该加工方法基于UG软件，采用五轴数控加工设备和加长球头刀具对弯管零件内表面进行加工，加工前要进行加工区域划分、刀具轨迹规划、刀轴与工件的干涉处理；先将被加工的弯管零件进行一次装夹定位；加工中刀具切削运动是沿弯管内表面圆周方向，始终保证刀轴中心线过弯管端部的圆心。本发明突破了必须采用专用设备的局限，切削状态稳定，表面质量好，效率高。该方法解决了加工弯管内表面的干涉问题，有效降低了切削冲击载荷；适用于长径比大、弯曲角度大的弯管类零件加工。

主权项

一种弯管内表面的五轴数控铣削加工方法，加工方法基于UG软件，采用五轴数控加工设备和球头刀具进行加工，其特征是，采用加长球头刀具(1)对弯管零件(2)内表面进行加工，加工前要进行加工区域划分、刀具轨迹规划和刀轴与工件的干涉处理；对被加工的弯管零件进行一次装夹定位；加工中刀具切削运动是沿弯管内表面圆周方向，始终保证刀轴中心线过弯管端部的圆心；将内表面加工区域划分为左右对称的四个区域，即第一、第二、第三、第四区域(I、II、III、IV)；加工完弯管的左端第一、第二区域(I、II)后，刀具从弯管内退出，移动到弯管的右端加工第三、第四区域(III、IV)；具体加工方法步骤如下：(1)在五轴机床上对弯管进行定位和夹紧，首先将弯管平放于五轴机床的工作台上，用压板压住弯管外表面，但不拧紧螺母；然后利用弯管对称的特征，通过对刀找到弯管的几何中心，使该几何中心和机床自身的五轴加工球坐标系的中心重合；然后在水平面内调整弯管的位置，使工件在机床坐标系中的位置和三维模型在加工坐标系中的位置一致；最后拧紧螺母，夹紧弯管，确保零件在加工过程中不移动位置；(2)利用UG的CAM模块编制内表面加工程序；a首先建立弯管的三维模型，依据弯管左右对称的特征，分为四个加工区域，即第一、第二、第三、第四区域(I、II、III、IV)；b然后在UG软件的加工模块进行五轴加工编程；弯管内表面加工分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段；按弯管内表面划分的四个加工区域，先加工左端的第一、第二区域(I、II)，再加工右端的第三、第四区域(III、IV)；整个内表面加工过程中，使用同一把加长的球头铣刀；c刀轨生成控制设置如下，根据工件材料、刀具刚性和表面质量的目标预期值等来确定切深ap、进给量f、转速vc的值；直线段采用侧刃切削，走刀方式为沿弯管内表面圆周方向，进给方式为螺旋进给；弧线段加工采用朝向固定点的刀轴控制方式，选取弯管端部的圆心点为固定点，加工中加长球头刀具的轴线要通过此固定点；走刀方式仍为沿内表面圆周方向，进给方式为螺旋进给；d通过二维和三维动态仿真模拟加工过程，确认整个加工过程没有过切和碰撞问题，验证刀轨的正确性；e根据所使用的数控机床对刀轨进行后处理，将工件坐标系下的刀位点坐标转换成五轴机床坐标系中各轴的平动和转动，形成机床能识别的G代码；(3)通过计算机将后处理的加工程序传输给五轴机床，对弯管进行实际切削加工；先加工弯管左端的第一、第二区域(I、II)，完成后刀具从弯管内退出，移动到弯管右端，对弯管的第三、第四区域(III、IV)进行加工，完成整个弯管内表面的加工后，加工结束。