PRO/E四轴曲线加工的应用

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【摘 要】进入21世纪以来，随着信息技术的迅猛发展及其全方位的加速渗透，全球正经历从工业社会向信息社会的过渡，制造业信息化成为现代工业发展的必然趋势。计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）技术在先进制造业中的地位越来越重要，并广泛应用于工业产品设计、机械制造、模具设计与制造等行业中。

【关键词】四轴加工；pro/e编程；圆柱槽

引言

Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司（PTC）旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件，以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位。Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，集CAD/CAPP/CAM于一体的专业软件，能够完成计算机辅助设计、计算机辅助工艺过程设计和计算机辅助制造，软件只要先设置好加工的各项参数，就可直接生成NC代码。Pro/NC是Pro/E功能强大的自动化CAM加工模块，不仅完全支持高速和多轴等高端加工方式，还具有良好的扩展性，是数控加工的专用模块，主要适合用于铣削、车削、线切割、孔加工等机床。对于铣削加工，Pro/E可以完成四轴和五轴的数控加工，并能生成NC代码。四轴曲线加工大多用于回转体上加工槽，在加工过程中铣刀刀轴的方向始终与第四轴的旋转轴垂直相交。该加工可以根据给定的曲线，在回转体上生成四轴加工轨迹。

使用Pro/E进行编程的基本过程及内容可以分为：获得CAD模型数据---加工工艺分析和规划-----CAD模型的完善------参数的设置 （其中包括：切削方式设置，加工对象设置，刀具及机械参数设置，加工程序参数设置 ）------刀轨的计算------检查与校验------后处理生成 NC 程序------传给CNC机床进行加工。

下面以3D模型的加工为例说明如何利用Pro/E的加工模板功能对加工参数进行自动设置，优化编程工作效率。

一、圆柱槽零件的图形分析

圆柱槽零件在实际应用中主要功能是以凸轮的形式使用，圆柱凸轮属于空间凸轮的一种，圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可以看做是将移动凸轮卷成圆柱体演化而成的。

二、PRO/E的编程过程

1.编程准备阶段

使用PRO/E软件的三维设计组件绘制出圆柱槽零件，新建文件在类型栏选择制造子类型，选择NC组件，进入制造界面，通过瀑布菜单装配绘制的圆柱槽参照模型，并且通过创建工件命令绘制直径为100的毛坯。

2.工艺准备阶段

在瀑布菜单中单击制造设置，点选制造机床。选择与实际加工中相同的机床类型控制轴数为四轴。激活多轴输出选项，旋转输出模式选择递增模式，这样生成的程序旋转轴的角度会以增量的形式表达。此类零件的的加工使用设备一般是在数控铣床的基础上，安装数控回转工作台，旋转轴主要是A、B两轴。新建直径为16的平底刀具，采用槽宽与刀具直径相等的策略，进刀点尽量选择在零件外侧。建立ACS坐标，使X轴与零件的轴线重合，原点设置在左端面中心位置。退刀曲面选择刀具以圆柱的形式在空间里移动，基准轴与X轴重合。

3.刀具轨迹生成阶段

在加工菜单中选择合适的加工方法，NC序列中提供了不同功用的粗精加工的方法，根据该零件的工艺分析，需要选择适合于四轴加工的轨迹加工。轨迹加工方法需要进行切削参数的设置，根据经验填写切削速度，主轴转速及切削深度的相关数值。另外一个重要的设置是四轴平面的选择，其原则是选择平面要与刀具轴线平行。轴零件可以选择一个端面作为四轴平面。完成后进入轨迹定制对话框，在创建刀具运动中选择自动切削，以曲线方式驱动，选择轴控制、方向、偏距等主要设置参数。在轴控制中选择垂直于零件，使刀具轴线始终与圆柱槽底面垂直。通过以上设置会产生相应的CL数据：

在对话框中点选相应的数值数据，在操作界面中就会得到相应的刀具位置。确定完成后会得到如图所示刀具运动轨迹。

4.后处理阶段

打开PROE后置处理器，新建文件输入文件名（文件名为01-99）设置与实际机床相适应的程序代码。在Machine Tool Type中选择四轴回转工作台机床，旋转轴为A轴，旋转角度0-360度，，选择NC 编码所需的参数以及机床运动参数，如机床、程序和刀轨、数据格式、列表文件和输出控制及文件预览等，来创建与加工条件相吻合的四轴后处理程序，设置完成后保存文件。在瀑布菜单中选择CL数据输出，选择轨迹铣削，在文件菜单中输出类型为CL文件、MCD文件、计算CL，完成后系统开始计算，并弹出对话框选择所保存的后置处理文件，并选择所生成程序的保存路径。

5.程序的检验与生成。

生成加工程序后，首先对所做的程序进行模拟仿真，并进行验证。然后，根据所选用的数控机床，选择后处理文件，生成机床可读程序。

三、结束语

本文通过3D模型的加工编程，简要地说明了加工模板在PRO/E软件中的应用。从中可以看到对于本单位常用的刀具和加工方法，通过设置模板的方法，可以使用大部分参数的默认值为需要设定的数值或者选项，这样能有效地提高编程效率，同时也可以减少因为某一参数漏设而造成的程序错误。 免去设置加工参数的繁琐，缩短编程时间。另外加工模板的应用还很强大，既可以应用于加工程序，也可以应用于整个模型的刀路轨迹，甚至多个模型的刀路轨迹。

参考文献：

[1]《关于 Cimatron E 数控加工编程的加工模板应用》 王 贺1于阜昌2《科技论坛》2010年第5期

[2]《CAXA电子图版实例入门与进阶》科学出版社 主编：孙蕾

[3]《基于UG 的分流芯杆四轴数控加工方法》林新贵，詹欣荣，易根苗《制造业制动化》2010年第3期