CimatronCAD/CAM 工件環(huán)境是特別針對模具行業(yè)設(shè)計開發(fā)的,它除了提供加工領(lǐng)域中全面的加工應(yīng)用,還為用戶提供代表當(dāng)今最領(lǐng)先的加工技術(shù)----智能NC 。智能 NC 標(biāo)志著 cimatron 在加工領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。眾所周知高速精加工之前希望毛坯留量越均勻越好,雖然采用事后的刀具載荷分析與優(yōu)化可以避免由于留量過大而可能導(dǎo)致崩刀等事故的發(fā)生或影響零件的表面質(zhì)量,但若因零件表面出現(xiàn)大余量的地方很多,就必須多處都要進(jìn)行低速切削這不僅影響了加工效率,也不成為高速銑削加工了,而且加工后的表面質(zhì)量也會受到很大的影響。這種技術(shù)的存在使得進(jìn)行粗加工計算時系統(tǒng)會在兩層之間查找過多余量并對這些部分進(jìn)行自動的層間再加工(采用逐次等高法沿面光刀法等),從而使高速精加工之前得到一個余量非常理想的、均勻的零件表面。這種功能不僅對于高速銑而且就是對傳統(tǒng)的數(shù)控銑也可以減少粗加工及二次粗加工的大量時間。
1 上模結(jié)構(gòu)特點及數(shù)控加工工藝設(shè)計
MOTOROLA 的四缸電噴氣管模具共分上模、下模、上芯盒、下芯盒4 個部分。本文對上模的數(shù)控加工過程進(jìn)行分析,對其進(jìn)行優(yōu)化并設(shè)計數(shù)控加工程序。上模的內(nèi)部型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不但有斜面、錐面、斜孔,還有復(fù)雜的螺旋曲面,且分型面又有曲面和斜面過渡,如果采取傳統(tǒng)的加工方法,不但工藝復(fù)雜,而且可能產(chǎn)生過切和刀具碰撞現(xiàn)象,精度難以保證,上模圖如圖1 所示。因此,根據(jù)上模的特點,擬定如圖2 所示工藝方案。
圖1 上模圖
圖2 上模加工工藝方案
1.1 編程前的準(zhǔn)備工作
(1)在Cimatron E 4.2 的菜單下將四缸噴氣管
模具文件導(dǎo)入,選取適當(dāng)?shù)姆椒ㄐ扪a破損面。
(2)從菜單中選擇工具--參數(shù)設(shè)定,取消使用進(jìn)階工作模式的選項。
(3)在New Tp Folder 菜單下根據(jù)實際情況,選取三軸數(shù)控銑削模式,以
模具造型時的設(shè)計基準(zhǔn)----型腔的中心設(shè)定加工基準(zhǔn)坐標(biāo)系。
(4)選擇上模零件及毛坯類型,為后續(xù)加工及檢驗分析做好準(zhǔn)備。在本文中選擇曲面和方形毛坯,把自動預(yù)覽前的方框勾上。
1.2 上模工藝過程分析
上模原來的加工工藝采用球刀加工,表面質(zhì)量不好,而且加工方案單一,加工時間長達(dá)7 天。所以我們重新設(shè)定加工工藝,以減少加工時間,提高零件表面精度。
(1) 選擇合適的工藝基準(zhǔn)。上
模具有2 個孔,且呈對角分布,因此選擇這兩個孔作為定位基準(zhǔn),由于這兩個孔已經(jīng)事先加工好,所以本次數(shù)控編程中不再加工。
(2 )上模的型面比較復(fù)雜,為了加工方便,將所有面分為4 類:結(jié)合面,直槽,型腔和槽。
1. 3 數(shù)控程序優(yōu)化設(shè)計
為適合高速銑削的要求, Cimatron E 4.2 在粗加工及精細(xì)加工方面具有豐富的走刀方法,包括曲面銑削、輪廓銑削、平行銑削等。根據(jù)上模各個型面的工藝特點,擬定以下加工流程:
(1 )粗加工數(shù)控程序設(shè)計
粗加工刀具軌跡優(yōu)化的目的是提高毛坯除去效率,一般常采用高速等高分層、鉆削排量或其它方
式進(jìn)行刀具軌跡的設(shè)計。加工平面A ,為了避免刀具產(chǎn)生過切,選擇平行銑削3D ,選用平行銑削是因為它采用平行掃描線的方式對由多張曲面構(gòu)成的模型進(jìn)行加工,可以單向和雙向加工,加工效率較高。選擇FlatФ18 的端面
銑刀,底面邊界線為輪廓線,表面A 為加工表面。設(shè)置刀具運動參數(shù):在Approach & Retract (進(jìn)刀與退刀)中選擇法向,并使用系統(tǒng)默認(rèn)的進(jìn)退刀輪廓值,為了避免刀具與毛坯相碰,使用絕對坐標(biāo)。粗加工余量為2 mm ,公差0.5 mm 。在Z方向允許最大加工長度選項中,點選上模右端上角,數(shù)值改為40。
設(shè)定機床參數(shù):當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時,為提高生產(chǎn)效率,可選擇較高的進(jìn)給速度,在本次加工中選用300 mm/min 的進(jìn)給速度1000r/min 的轉(zhuǎn)速。
粗銑結(jié)合面C、 F ,選用FlatФ16 的端面
銑刀,平行銑削,軟件對輪廓具有自動補差的功能。粗銑B、D 、H ,選用FlatФ10 的立式
銑刀,選取量槽的邊界為輪廓線。
粗銑型腔B 、E 、G ,選用環(huán)形銑削,F(xiàn)latФ14的平頭
銑刀。采用該方法可以同時對多張曲面進(jìn)行加工,進(jìn)刀軌跡是根據(jù)外輪廓的形狀由外向內(nèi)(或由內(nèi)向外)進(jìn)行走刀,尤其適用于加工不同高度的平面,而且剩余的毛坯是比較均勻的,這對后面的半精加工和精加工來說是很有利的。通過CimatronE 4.2 的毛坯殘留知識技術(shù),在進(jìn)行環(huán)型銑削粗加工計算時,系統(tǒng)會在兩層之間查找過多余量,并對這些部分進(jìn)行自動的層間再加工,這樣就給后續(xù)加工留下了一個余量非常理想的、均勻的零件表面。
(2 )半精加工數(shù)控程序設(shè)計
半精加工的方法、步驟、選取的輪廓線和加工面與粗加工相同,只是加工余量和粗糙度的選取不一樣。
半精加工平面A 時選用,F(xiàn)latФ10 的端面
銑刀,把加工余量改為0.5 mm ,公差設(shè)為0.05 mm ,進(jìn)給速度改為200 mm/min, 轉(zhuǎn)速改為1500 r/min。半精加工型腔B 、E 、G 時,選用BallФ10 的球頭
銑刀,并加入輪廓走刀,其它設(shè)置和粗加工基本一樣,加工得到的仿真圖也差不多。
(3 )精加工數(shù)控程序設(shè)計
精加工刀具軌跡優(yōu)化的目的是提高產(chǎn)品的加工精度可從定位基準(zhǔn)的選擇加工方式走刀方式,這樣水平方向和豎直方向的型面都可以加工。在走刀方式上,為了保證得到高的表面精度,我們選擇牛鼻刀,在保證不過切、不發(fā)生刀具干涉的情況下,為了縮短加工時間,盡可能選用較大的刀具。這里用自定義的一把Ф6 的牛鼻刀。
精銑結(jié)合面C、 F ,先進(jìn)行幾何設(shè)置,然后選擇運動參數(shù),把進(jìn)退刀改為法線方向,并把安全平面的內(nèi)部高度改為相對高度,這樣可以節(jié)省刀具空刀的路程,從而減少加工時間。
精銑型腔B、 E 、G ,選用BallФ6 的球頭
銑刀,進(jìn)給速度改為100 mm/min ,轉(zhuǎn)速改為2000 r/min。在精銑過程中將其圓角半徑定為0.5 mm ,并把裝夾的高度定為100 mm, 這樣可以有效地防止刀柄干涉。最后得到的仿真結(jié)果如圖3 所示。
(4)清角加工
建立新工序,選擇清加工程序 ,Along Contour(沿輪廓)/All Area on Surface (所有區(qū)域在曲面上),系統(tǒng)會自動分析出哪些區(qū)域是水平區(qū)域,哪些區(qū)域是垂直區(qū)域,在水平區(qū)域采用沿輪廓等距加工,平行切削加工或環(huán)型加工方式,對垂直區(qū)域采用等高線加工方式,實現(xiàn)垂直區(qū)域的拐角清理,系統(tǒng)會根據(jù)檢測進(jìn)行自動調(diào)整。根據(jù)上模的特點,著重針對槽和型腔,其參數(shù)的設(shè)置和精加工相差不大,選用自動直徑為Ф3 的牛鼻刀,其圓角半徑為0.5 mm。
1. 4 模擬加工和檢驗分析
圖3 上模精加工模擬圖
通過把編程模擬加工結(jié)果與加工出的最終零件進(jìn)行比較,以不同的顏色表示不同的偏差值,讓我們可以迅速知道加工結(jié)果、精度和質(zhì)量,查找過切和加工余量過大的部分,確定是否使用現(xiàn)有的程序命令或執(zhí)行補充加工,以達(dá)到最優(yōu)的加工結(jié)果,防止廢品的產(chǎn)生。
1. 5 最終程序結(jié)果
在得到正確的刀具程序后,點擊后處理的圖標(biāo),進(jìn)入Post Process 導(dǎo)入所有工序,在目的文件夾中,選取一個輸出G 代碼。因為產(chǎn)生的代碼比較大,因為篇幅所限,不再敘述。
2 結(jié)論
新一代的Cimatron E 4.2 功能強大,編程過程簡單明了,宜于掌握和使用。本文成功地在MOTOROLA 四缸噴氣管上模的加工中運用了Cimatron E 4.2 強大的數(shù)控加工功能,最終生成的數(shù)控代碼約有6.5Mbytes,比原來提高了大約40% 的效率,取得了滿意的結(jié)果。
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http://www.yangfine.cn/Article/mjjs/200809/172.html