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五轴石材数控桥切机的数控编程方法初探

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五轴石材数控桥切机的数控编程方法初探

2013-5-4 12:42| 发布者: 旺旺| 查看: 2342| 评论: 0|来自: 数控网

五轴石材数控桥切机的数控编程方法初探
  据《硅谷》杂志2012年第23期刊文称,石材是一种装饰艺术材料,其种类繁多,式样和造型变幻无穷。五轴数控设备能够满足复杂的石材外形的加工需求,是石材加工设备发展趋势之一。在数控编程过程中,后处理是衔接数控机床与数控系统的关键环节,它决定由CAM编程所产生的加工程序能否在数控机床上顺利进行。针对具体五轴石材数控加工设备的结构,以Mastercam为编程软件,设计一种满足S-140M五轴数控系统的数控编程解决方案。
  引言
  数控自动编程也称为计算机辅助编程,指的是数控程序的编制工作大部分或全部由计算机完成,如刀具路径的规划、刀位点坐标值的计算、生成可加工的NC程序等,甚至能进行工艺处理[1]。
  随着现代加工业的不断发展,各种复杂曲线、曲面越来越多,零件结构越来越复杂,手工编程已无法满足实际生产的需要。在这种形式下,数控自动编程得到了很大的发展,目前人们已经习惯于使用各种自动编程软件完成数控编程。编程人员根据零件加工工艺信息,使用CAM软件对加工零件进行交互式编程,生成刀具轨迹文件(NCI文件),后置处理环节将刀位点坐标值的刀位数据文件转换成可用于数控加工的NC程序。数控自动编程的流程可归纳为:
  目前常用的数控自动编程软件有UG、Mastercam、Cimatron、hyperMILL9以及PowerMILL等。其中Mastercam是目前最常用的一款集CAD/CAM/CAE为一体的大型软件,广泛应用于机械、电子、航空等工业领域,本文针对具体五轴石材数控加工设备的结构,以Mastercam为编程软件,设计了一种满足S-140M五轴数控系统的数控编程解决方案。
  1石材加工设备概况
  石材既是人类历史上最古老的建筑材料,也是全球最具艺术价值和经济价值的建筑装饰材料。我国石材产业在改革开发后依靠资源丰富的优势获得蓬勃发展。目前,全国石材企业近5万家,其中中型以上企业超过3千家,相关数据表明,我国石材产量、消费量、进出口贸易量均位于世界首位[2]。但我国石材行业总体仍处于粗放型发展阶段,生产工艺及技术装备落后,企业创新能力低,缺乏核心竞争力。因此,开发具有我国自主产权的自动化设备任重而道远。
  雕像制品的轮廓成型加工是石材雕刻加工中最为重要的,也是最为复杂的一道工序。目前,雕像制品的轮廓成型过程大多采用人工凿刻,自动化水平低,雕像的质量难以保证。因此,开发多轴石材雕刻机床具有很大的市场价值。
  2五轴石材数控桥切机结构及控制器选用
  五轴机床有3个直线轴和2个旋转轴,根据2个旋转轴的位置,五轴机床分为刀具双摆动、刀具加工作台旋转和工作台双旋转三种结构形式[3]。针对国内五轴雕刻设备的空白,福建省华隆机械设备有限公司与厦门大学共同致力研发了适用于石材立体雕刻及复杂轮廓异型加工的五轴龙门数控石材桥切机,其主轴结构如图1所示,属于刀具双摆动结构。
  在机械加工行业中,一些著名的数控厂家已有成熟的多轴加工数控系统,如西门子840D系列、三菱M700V系列、发那科31i-modelb5系列、广州数控GSK25i系列及美国SoftServoSystems公司的S-140M系列等。经综合评估选用S-140M作为五轴龙门数控桥切机的控制系统,该系统的原始控制界面如图3所示。
  3Mastercam五轴数控编程
  数控编程软件中,MastercamX6软件提供了丰富的五轴数控编程“刀具路径类型”,包括曲线五轴、沿边五轴、沿面五轴、曲面五轴、通道五轴、旋转五轴等类型,另外X6版本针对线构架、曲面、钻孔等工艺添加了多种专用的数控加工刀具路径类型。数控编程刀具路径类型应不同的加工工艺要求各异,做好该项工作需要较丰富的经验积累。本文将针对5轴龙门石材桥切机操作平台,分析Mastercam编程软件所需的机床定义文件及后处理文件(或称控制器文件)生成的方法。

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