摘要:高速加工技術(shù)是當(dāng)今機械制造業(yè)中迅速發(fā)展的高新技術(shù)搭综,廣泛的應(yīng)用到模具制造中掰伸,能極大地提高模具加工效率和質(zhì)量想际。從高速加工的特點出發(fā)培漏,論述了Cimatron 軟件的一般編程過程,分析了該軟件的高速加工功能及走刀策略胡本,歸納了型腔模數(shù)控加工的常用方法牌柄。
關(guān)鍵詞:Cimatron;型腔模粮锻;高速加工
模具作為新產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝粥蜘,其設(shè)計與生產(chǎn)日益成為新產(chǎn)品開發(fā)周期的決定因素。隨著數(shù)控加工設(shè)備與高性能加工刀具技術(shù)發(fā)展的日益成熟刃拼,高速加工技術(shù)應(yīng)用到模具制造中渔缅,能極大地提高模具加工速度,減少加工工序额晶,縮短甚至消除了鉗工修復(fù)工作演湘,從而大大地縮短了模具的生產(chǎn)周期。高速加工有著不同于傳統(tǒng)加工的特殊的加工工藝要求豌挫,而數(shù)控加工的數(shù)控指令包含了所有的工藝過程窃裙,故應(yīng)用于高速加工的數(shù)控自動編程系統(tǒng)———CAM 系統(tǒng)必須能夠滿足相應(yīng)的特殊要求:(a)CAM 系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計算編程速度;(b)全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查锰玩;(c)提供符合高速加工要求的豐富的加工策略揭斥;(d)進(jìn)給率優(yōu)化處理功能凝估。
Cimatron 是一套面式模具制造業(yè)的優(yōu)秀CAD/CAM 軟件辣胚,不僅提供了完整的造型設(shè)計、制圖甜奄、分析及加工編程功能柠横,而且對型腔模具的整個制造過程,可提供一個理想的解決方案课兄,尤其是其應(yīng)用了原創(chuàng)的基于知識的加工牍氛、自動化NC 和基于毛坯殘留知識三大技術(shù)為基礎(chǔ)的智能NC[1],使其成為當(dāng)今最為理想的型腔模高速編程軟件之一烟阐。以下結(jié)合Cimatron 在實際加工中的應(yīng)用搬俊,介紹其編程過程及對型腔模高速加工方法和策略。
1 Cimatron 加工編程過程
1.1 建立模型
可以直接通過Cimatron 進(jìn)行產(chǎn)品的造型蜒茄,也可以用其它的CAD 軟件通過IGES 標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換
成為Cimatron 的模型格式唉擂。具體的操作過程是:在Cimatron 的DataInteface 模塊中選擇application———IGES———read,在input 欄中選擇igs 文件,按下Execute 即完成零件模型格式的轉(zhuǎn)換玩祟。
1.2 建立加工坐標(biāo)系
進(jìn)入Cimatron 環(huán)境腹缩,打開零件模型,選擇NC加工菜單空扎,系統(tǒng)提示選擇一個加工坐標(biāo)系藏鹊,如果不存在就要建立一個加工坐標(biāo)系。Cimatron 提供4種方法建立加工坐標(biāo)系碎师,通常采用三點定位的方式仅莲。建立加工坐標(biāo)系一定要以合理的零件裝夾方式、方便測量為原則性里。一般取零件上表面的中心點為加工坐標(biāo)系的原點愁淀。
1.3 刀具設(shè)定
在Cimatron 中刀具定義非常靈活,選擇了一個加工過程谨冷,系統(tǒng)會自動判斷刀具庫中有沒有符合要求的刀具曙椎,如果有系統(tǒng)就默認(rèn)使用上一次用過的刀具;如果沒有系統(tǒng)就自動顯示刀具定義菜單档葱,要求定義刀具參數(shù)卤诗。
1.4 工步編輯
在工步編輯過程中,要求確定哪些特征能在一次裝夾中完成凸脚,并安排加工順序及使用的刀具事晶,最后確定使用何種加工方式來分別完成這些工步。選擇了一種加工方式裂更,需要定義加工對象峰裁、加工范圍以及加工參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量检柬、每層的切削量献联、加工余量、進(jìn)刀方式和安全平面等)何址。
每一工步各種參數(shù)定義完后里逆,由軟件完成刀具運動軌跡的計算,并可進(jìn)行加工仿真用爪。當(dāng)軌跡不理想時原押,可重新修改參數(shù)并進(jìn)行計算。在某些情況下偎血,直接對軌跡進(jìn)行編程也能取得良好效果诸衔。
1.5 后置處理
所有工步的刀具軌跡生成后,通過專用的后置處理程序颇玷,轉(zhuǎn)為加工G 代碼笨农。
2 Cimatron 高速加工模塊剖析及走刀策略
高速加工中心具有預(yù)覽功能宠能,在刀具需要急速轉(zhuǎn)彎時加工中心會提前預(yù)減速,在完成轉(zhuǎn)彎后再提高運動速度磁餐。機床的這一功能主要是為避免慣性沖擊過大棵薛,從而導(dǎo)致慣性過切或機床主軸損壞而設(shè)置的。在使用Cimatron 的CAM 系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程時瞪殖,要盡可能保證刀具運動軌跡的光滑與平穩(wěn)抗该。另外,在高速加工中咪朴,刀具的運動速度很高庙曹,采用的刀具通常很小,因此要求在加工過程中保持固定的刀具載荷蘑瓢,避免刀具過載損壞機床主軸班痹。Cimatron 提供了多種加工方法和移刀方式。
(a)輪廓的螺旋線加工梦铭。螺旋式加工是沿著封閉的輪廓向下做螺旋切削蔚抖,中間沒有進(jìn)退刀,切削過程持續(xù)恒定垦祭。從工序模式管理表單擊CREATE-MILL-USR 單擊右鍵后孔尸,點擊NC 文件夾中的helicprf. dll,定義參數(shù)可產(chǎn)生螺旋刀路(圖1)
(b)擺線輪廓加工[2]籍胯。當(dāng)選擇Profile(輪廓)加工在工藝參數(shù)界面內(nèi)會推薦選用TROCHOID 高速走刀竟闪。選用這種方式的優(yōu)點是:能確保機床以最具挑戰(zhàn)性的工藝參數(shù)去除毛坯材料,從而提高機床的切削效率杖狼。它適用于高硬材料(HRC50 以上)的窄槽和型腔加工(如圖2)炼蛤。
(c)獨特移刀策略的曲面型腔加工。工序模式選擇曲面型腔SRFPKT蝶涩,其工藝參數(shù)界面內(nèi)會提供一個HSM BET. PASSES ON/OFF 開關(guān)理朋,選ON 且選定ROUGH 或ROUGH + FINISH 及PARALLELCUT 時,界面會彈出LOOPS INWARDS/LOOPSOUTWARDS/GOLFCLUB 三種移刀策略(如圖3)子寓;選SPIRAL CUT暗挑,界面會彈出ALL CORNER:ROUND/LOOP(如圖4)笋除。這種刀路能實現(xiàn)刀軌邊角的光滑過渡斜友,確保機床在移刀過程中刀具恒速進(jìn)給,從而有效減緩機床振動垃它、避免刀具干涉等現(xiàn)象的發(fā)生鲜屏。
(d)基于知識的等高(WCUT)加工。WCUT 的工藝參數(shù)序界面中国拇,在ROUGH 和ROUGH + FINISH狀態(tài)下洛史,選用WITHSTOCK 和MIN. WIDTH 組合按鈕郭宪,可以判斷毛坯量并進(jìn)行智能二次粗加工。
在FINISH 狀態(tài)下枕详,選擇HSM BETWEEN LAYERCONNECT YES/NO 中的YES 功能息扶,則加工層與層之間采用NURBS 光滑連接(如圖5)。其優(yōu)點是待加工曲面的平坦區(qū)域與陡峭區(qū)域被自動識別弹扩,使精加工的余量更均勻纫脚,表面質(zhì)量更高。
3 Cimatron 型腔模高速加工的編程策略
在型腔模零件三軸數(shù)控銑削加工中眶逐,從規(guī)則形狀毛坯到精整處理前的零件加工况颈,其銑削加工工藝一般分為粗加工、半精加工洗吉、精加工及清根加工[3]勾奇。
粗加工可采用插削等加工方式,但是等高(WCUT)銑削具有高效的環(huán)繞切削走刀及智能化的進(jìn)刀設(shè)置蔼魁,同時具有獨特的層間加工功能摆野,因此是最常用的粗加工方法。
Cimatron 具有基于毛坯殘留知識功能凛驮,能根據(jù)毛坯的情況來生成刀路赖晶。使用WCUT/ROUGH作為半精加工工序,并選擇加工參數(shù)中的WITHSTOCK選項辐烂,可徹底消除空刀現(xiàn)象遏插,而且刀具的切削載荷更合理,軌跡更流暢纠修。精加工中SRFPKT 及WCUT/FINISH 最為常用胳嘲,對于斜率接近于水平面的平坦面,采用SRFPKT工序進(jìn)行沿面加工效果較好扣草,而對斜率接近于垂直面的陡峭面一般采用WCUT/FINISH 工序加工效果較理想了牛。
4 結(jié)束語
隨著高速銑削技術(shù)的不斷普及,越來越多的企業(yè)已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中開始應(yīng)用該技術(shù)辰妙,編程是其中的一項關(guān)鍵性工作鹰祸,也是一項創(chuàng)造性的工作。充分挖掘和使用Cimatron 軟件的高速加工編程技術(shù)密浑,使模具產(chǎn)品以高質(zhì)量蛙婴、高效率、高壽命秤暮、低工期钢谍、低成本的姿態(tài)走向市場,爭取更大的空間歧织。
參考文獻(xiàn):
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