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Delcam软件在发动机加工中的运用 |
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作者：一汽大连柴油机厂 李广权 |
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随着国内外汽车制造业的迅速发展，CAD/CAM技术在发动机加工业中得到了广泛的用。本文针对PowerMILL软件在一汽大连柴油机厂发动机加工中应用的某些具体细节进行了阐述。
一、概述
一汽大连柴油机厂的产品开发部门应用的CAD的软件为AutoCAD和Pro/ENGINEER两种软件，即二维和三维CAD文档共存。对二维的AutoCAD文档，转为CAM加工所需的加工特征时，先通过Delcam公司PowerMILL软件生成加工特征，再进行数控编程。对三维的Pro/ENGINEER文档，可以直接通过PowerMILL软件提取加工特征，进而进行数控编程。在一汽大连柴油机厂进行的6DE2产品试制时，同时采用了上述两种方法进行编程。
由于PowerMILL直接接收CAD数据，避免了手工编程时反复查找图纸相关尺寸所浪费的时间，编程效率大大提高，为新产品上市取得了宝贵的时间。
二、对后处理技术的开发
后处理技术是CAM技术的重要环节之一，针对不同的数控系统（如FANUC、SIEMENS和TOSHIBA等），要对CAM系统编制不同的后处理程序。同时，由于二维加工与三维加工本质的区别，PowerMILL系统要求的后处理也不尽相同。在二维加工中，特别是发动机的加工中，主要是点位的加工（主要是孔位的加工，有时带有很少的平面的加工）。而在三维加工中，主要是曲面加工。但无论曲面怎样复杂，CAM系统都是以小的直线段，在精度要求的范围内来逼近复杂的曲面，在其生成的G代码中主要以G01为主。针对如图1所示的曲面加工所生成的加工程序如下：
图1 三维加工
%
:0001
N10G91G28X0Y0Z0
N20G40G17G80G49
N30G0G90Z33.031
N40T1M6
N50G54G90
N420X1.828Y21.705S1500M3
N430G43Z28.031H1M8
N440G1Z22.531F500
N450X1.142Y21.014
N460X.247Y21.705
..........
..........
N8180X22.679Y35.32
N8190G0Z33.031
N8200M9
N8210G91G28Z0
N8220G49H0
N8230G28X0Y0
N8240M30
DELCAM公司的PowerMILL软件提供的缺省的后处理可以满足三维加工的要求。而在二维加工中，孔位加工（钻、扩、铰、攻丝和镗等）都以G81为主，其中攻丝时缺少节距和停留时间等参数。以FANUC为例，进行攻丝钻孔时，应用缺省的后处理，生成的G代码格式如下：
G81G99Z-167.R-95.F341
应用笔者开发的后处理程序所生成的代码如下：
G84G99Z-167.0R-95.0P300F2.0
针对上述情况，笔者分别为TOYODA、YEONGCHIN和TOSHIBA三种加工中心开发了PowerMILL软件孔位加工（钻、扩、铰、攻丝和镗等）的后处理程序，从而使所有的孔位加工功能得到充分的发挥，保证产品加工过程的工艺要求。YEONGCHIN加工中心的后处理如下：
machinefanuc15m
#OriginaloptionbyFaw_DDEWLiGuangQuan
definewordNT
addressletter="T"
addresswidth=1
fieldwidth=2
notmodal
enddefine
definewordTS
addressletter="N"
addresswidth=1
fieldwidth=3
notmodal
enddefine
definewordTPN
addressletter="(TOOLPATH:*******"
addresswidth=20
fieldwidth=30
enddefine
defineformat(ID)
addressletter=":"
enddefine
defineformat(N)
notpermanent
enddefine
defineformat(G1)
leadingzeros=true
notmodal
enddefine
defineformat(F)
modal
decimalpoint=true
decimalplaces=2
trailingzeros=false
imperialformats=metricformats
enddefine
defineformat(HM1M2)
leadingzeros=true
enddefine
defineformat(P)
fieldwidth=3
metricformats
decimalpoint=false
decimalplaces=0
trailingzeros=true
imperialformats=metricformats
enddefine
definewordPF
addressletter="F"
fieldwidth=5
notmodal
metricformats
decimalpoint=true
decimalplaces=2
trailingzeros=false
imperialformats=metricformats
enddefine
defineformatall
tapeposition=0
enddefine
wordorder=(+TPNNTTSPPFD)
definekeys
toolradius=D
cycledwell=P
dwellnotused
enddefine
definecodes
cycleretract=G699
linear=G11
compoff=G240
componleft=G241
componright=G242
enddefine
messageoutput=false
blockorder=true
toolresetcoordinates=3
integer51=4
integer69=2
incrementalcentre=false
integer34=0
integer35=1
integer36=0
integer37=1
defineblocktapestart
"%"
IDProgID
rapid;incrementaldata;G628;zcoord0
incrementaldata=C;G630;ycoord0;xcoord0
enddefine
defineblocktoolchangefirst
toolnumberToolNumber
changetool
if(NextTool<>0)
NTNextTool
endif
TSToolNumber
setswa
enddefine
defineblocktoolchange
if(word[30]=7orword[30]=8)
M29
endif
rapid;incrementaldata;G628;zcoord0
incrementaldata;G630;ycoord0;xcoord0
compensationoff;G149;G480=C
changetool
if(NextTool<>0)
NTNextTool
endif
TSToolNumber
setswa
enddefine
defineblockmoverapid
if(swa)
TPNToolPathName;")"
G259;absolutedata;rapid;G6;xcoord;
ycoord;zcoord;spindle;toollength;M1;M2
unsetswa
else
rapid;G6;xcoord;ycoord;zcoord;spindle;
toollength;M1;M2
endif
enddefine
defineblockmovelinear
linear;G2;xcoord;ycoord;zcoord;toolradius;
feedrate;M1;M2
enddefine
defineblockmovecircle
N;G1;G3;xcoord;ycoord;zcoord;keyi; keyj;keyk;feedrate
enddefine
defineblockcyclestart
if(cycle=1)
G4;cycleretract;xcoord;ycoord;
drillholedepth;clearplane;feedratePrat
endif
if(cycle=2orcycle=3orcycle=>5)
G4;cycleretract;xcoord;ycoord;drillholedepth;
clearplane;cycledwell;feedratePrat
endif
if(cycle=4)
G4;cycleretract;xcoord;ycoord;drillholedepth;
clearplane;cycledwell;
PF(Cycfed/ToolSpeed[ToolNum])
endif
enddefine
defineblockmovecycle
xcoord;ycoord;M1;M2
enddefine
defineblockmovetap
xcoord;ycoord;M1;M2
enddefine
defineblockcycleend
endofdrill
enddefine
defineblocktapeend
if(word[30]=7orword[30]=8)
M29
endif
rapid;incrementaldata;G628;zcoord0
rapid;incrementaldata=C;G628;ycoord0
G140;G249;G480=C
changetool
endoftape
enddefine
end
三、应用实例
通过此项技术运用，笔者高效率、高质量地为一汽大连柴油机厂完成了三个品种发动机（6DE1、6DE2和大马力发动机）的试制编程工作。
图2 加工的孔位
下面介绍6DE1发动机产品缸盖喷油嘴加工程序的编制。所使用的设备为YEONGCHIN立式加工中心。由于产品的特殊性和设备的限制，理论上要求缸盖的底面和工作台面的夹角为3.840966°，缸盖第一喷油嘴和第六喷油嘴连线与加工中心X轴的夹角为14.51082°。这就要求夹具制造与安装时必须满足上述要求，而实际上很难满足上述要求。当14.51082°超差0.006°时，就不能加工出合格的产品。解决上述问题的办法是在装好的夹具上加工一个缸盖，在三坐标测量设备上进行检验，把检验的结果通过CAD进行分析，找出角度偏差。再通过PowerMILL进行调整，重新在此坐标系下生成数控加工程序。一般情况下只需加工并分析一个缸盖即可得到合格产品的数控加工程序。以下是用笔者编写的后置处理程序，为YEONGCHIN立式加工中心加工缸盖喷油嘴生成的加工代码。要加工的孔位为如图2所示的6个M32的孔，深度为33mm。加工时生成的刀具路径如图3所示。生成的加工代码如下： 
图3 刀具路径
%
:0001
G00G91G28Z0
G91G30Y0X0
T1
M06
N1
(TOOLPATH:)
G59G90G00X-29.556Y-68.85S120M03
G00G43Z86.552H01M08
G00Z81.552
G84G99Z49.551R81.551P300F1.5
G80
G00Z86.552
G01X100.844Y-102.6F9999.0
G00Z72.508
G84G99Z40.508R72.508P300F1.5
G80
G00Z77.508
G01X231.244Y-136.35F9999.0
G00Z63.465
G84G99Z31.465R63.465P300F1.5
G80
G00Z68.465
G01X361.644Y-170.1F9999.0
G00Z54.422
G84G99Z22.421R54.421P300F1.5
G80
G00Z59.422
G01X492.044Y-203.85F9999.0
G00Z45.378
G84G99Z13.378R45.378P300F1.5
G80
G00Z50.378
G01X622.444Y-237.6F9999.0
G00Z36.335
G84G99Z4.335R36.335P300F1.5
G80
G00Z86.552
M09
G00G91G28Z0
G00G91G28Y0
G40G49G80
M06
M02
通过以上程序可以看出，运用PowerMILL使数控程序的精度大大提高。同时进行了刀具路径的优化，节省了加工时间，为企业带来部分经济效益。
四、结论
（1）通过Delcam软件的运用，编程效率大大提高。发动机缸盖的数控程序由原来手工编制一个月时间缩短为一周左右的时间。发动机缸体的数控程序编制时间节省更为显著。
（2）程序块规范化。由于通过后置处理程序的约束，生成的数控程序严格按照后处理程序约束的格式输出。
（3）降低试切时间。由于程序块的规范化，在产品进行多工步试切时，只需跟踪第一工步即可。从而提高产品的加工效率。
（4）编程的灵活性大。在手工编程时，当装夹方式变化时，所有的加工程序要重新编制。而用上述技术时，只需调整坐标的方向，重新输出程序即可。从而降低产品的试制时间。
（5）避免碰撞。编程时可以把夹具作为非加工对象，PowerMILL软件可以自动识别那些是要加工的对象，从而保护了加工设备和夹具。
（6）加工精度高。可直接接收CAD数据，避免手工计算时的数据取舍。
(end)
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(9/6/2004) |
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