一、变螺距螺旋槽的参数化几何模型创建

UG的功能模块中具有专门针对变螺距螺旋槽形状的建模和加工方法。在UG中绘制普通的圆柱螺旋线及半径规律变化的螺旋线 (如阿基米德螺旋线等) , 可以直接用“螺旋线”命令进行绘制, 但该命令不能绘制变螺距螺旋线。绘制变螺距螺旋形状, 必须用参数公式绘制变螺距螺旋线, 变螺距螺旋槽是以变螺距螺旋线为导向线形成的扫掠特征, 在UG8.0中, 变螺距螺旋线的形状由起始圈螺距、终止圈螺距、螺旋线圈数和螺旋线半径四个参数所组成;用参数公式法可表达如下:

将该文件的exp格式文件从UG的“工具”→“表达式”中导入。再用“规律曲线”中的“根据方程”方法即得到所求变螺距螺旋线, 如图1:

得到变螺距螺旋线后, 再运用“扫描”命令, 最后通过“求和”命令, 从而得到变螺距螺旋槽零件建模图 (如图2) 。

二、UG中变螺距螺旋槽的四轴数控加工方法

(一) 加工环境设置。

UG加工环境是指我们进入UG的制造模块后进行编程作业的软件环境。UG的CAM功能可以为数控铣、数控车、数控电火花线切削机编制加工程序, 其中数控铣削模块中又分为平面铣、型腔铣和固定轴曲面轮廓铣等不同的加工类型。针对变螺距螺旋槽的几何形状特点, 其中的可变轮廓曲面铣即是UG针对于变螺距螺旋槽的几何形状特点而设置的加工环境模块。针对此图中于较深的变螺距螺旋槽形状, UG可变轮廓铣削可以使用多个深度设置方法进行分层铣削, 便于编程者合理设置切削参数。

(二) 坐标系设定。

在确定了加工对象后UG可以让我们很方便地选择工件坐标系, 此时需要注意安全设置选项中的安全距离设置;如图4和图5所示, 如果参考CSYS坐标系不合理, 可以通过旋转坐标选择正确的坐标系。我们选择起始圈螺距的起始点作为编程原点, 同时选择好驱动面后注意切削方向和材料方向。

三、程序编制过程:

(一) 加工参数的设置。

操作参数的设定是UG CAM编程中最主要的工作内容, 在对话框中需设定加工几何对象、切削参数、控制选项等参数, 还有一些选项需要通过二级对话框进行参数的设置。具体有以下几方面:

1、加工对象的定义:选择加工几何体、检查几何体、毛坯几何体、边界几何体、区域几何体、底面几何体等。

2、加工参数的设置:包括走刀方式的设定, 切削行距、切深的设置, 加工余量的设置, 进退刀方式设置等。

3、工艺参数设置:包括角控制、避让控制、机床控制、进给率设定等。

变螺距螺旋槽加工中进给和速度参数设置如下:

选择侧曲面作为应用驱动几何体, 指定驱动几何体, 选择变螺距螺旋槽侧壁轴面圆柱面为限制面, 指定切削区域, 加工起点和终点如下图设置:

加工投影矢量设置为“刀轴”, 刀轴设置为“远离直线”点击编辑参数→点和矢量, 见下图:

(二) 加工刀路的生成。

经过这些设置后, 生成刀轨如下图:

(三) 另一侧面的变螺距螺旋壁曲面加工。

通过UG/WAVE模块的曲面复制方法, 复制修改驱动几何体。

再生成另一侧的刀轨, 如图12通过“后处理”命令, 选择与机床相应的处理器, 即可生成G代码。使用四轴加工, 通过工作台A轴的旋转, 刀路可以顺利生成。