Cimatron軟件在型腔模具高速加工中應用

發(fā)布日期：2011-11-25    蘭生客服中心    瀏覽：1970


高速加工技術是當今機械制造業(yè)中迅速發(fā)展的高新技術，廣泛的應用到模具制造中，能極大地提高模具加工效率和質量。從高速加工的特點出發(fā)，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，歸納了型腔模數(shù)控加工的常用方法。



模具作為新產(chǎn)品生產(chǎn)的關鍵工裝，其設計與生產(chǎn)日益成為新產(chǎn)品開發(fā)周期的決定因素。隨著數(shù)控加工設備與高性能加工刀具技術發(fā)展的日益成熟，高速加工技術應用到模具制造中，能極大地提高模具加工速度，減少加工工序，縮短甚至消除了鉗工修復工作，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，而數(shù)控加工的數(shù)控指令包含了所有的工藝過程，故應用于高速加工的數(shù)控自動編程系統(tǒng)———CAM 系統(tǒng)必須能夠滿足相應的特殊要求：(a)CAM 系統(tǒng)應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；(c)提供符合高速加工要求的豐富的加工策略；(d)進給率優(yōu)化處理功能。


 


Cimatron 是一套面式模具制造業(yè)的優(yōu)秀CAD/CAM 軟件，不僅提供了完整的造型設計、制圖、分析及加工編程功能，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，尤其是其應用了原創(chuàng)的基于知識的加工、自動化NC 和基于毛坯殘留知識三大技術為基礎的智能NC，使其成為當今最為理想的型腔模高速編程軟件之一。以下結合Cimatron 在實際加工中的應用，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. 建立模型

  2. 建立加工坐標系

  3. 刀具設定

  4. 工步編輯

  5. 后置處理

    6.
    可以直接通過Cimatron 進行產(chǎn)品的造型，也可以用其它的CAD 軟件通過IGES 標準格式轉換。
    成為Cimatron 的模型格式。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換。
    進入Cimatron 環(huán)境，打開零件模型，選擇NC加工菜單，系統(tǒng)提示選擇一個加工坐標系，如果不存在就要建立一個加工坐標系。Cimatron 提供4種方法建立加工坐標系，通常采用三點定位的方式。建立加工坐標系一定要以合理的零件裝夾方式、方便測量為原則。一般取零件上表面的中心點為加工坐標系的原點。
    在Cimatron 中刀具定義非常靈活，選擇了一個加工過程，系統(tǒng)會自動判斷刀具庫中有沒有符合要求的刀具，如果有系統(tǒng)就默認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，要求定義刀具參數(shù)。
    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，并安排加工順序及使用的刀具，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，需要定義加工對象、加工范圍以及加工參數(shù)(如轉速、進給量、每層的切削量、加工余量、進刀方式和安全平面等)。
    每一工步各種參數(shù)定義完后，由軟件完成刀具運動軌跡的計算，并可進行加工仿真。當軌跡不理想時，可重新修改參數(shù)并進行計算。在某些情況下，直接對軌跡進行編程也能取得良好效果。
    所有工步的刀具軌跡生成后，通過專用的后置處理程序，轉為加工G 代碼。

2 Cimatron 高速加工模塊剖析及走刀策略




  1. 高速加工中心具有預覽功能，在刀具需要急速轉彎時加工中心會提前預減速，在完成轉彎后再提高運動速度。機床的這一功能主要是為避免慣性沖擊過大，從而導致慣性過切或機床主軸損壞而設置的。在使用Cimatron 的CAM 系統(tǒng)進行數(shù)控編程時，要盡可能保證刀具運動軌跡的光滑與平穩(wěn)。另外，在高速加工中，刀具的運動速度很高，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，避免刀具過載損壞機床主軸。Cimatron 提供了多種加工方法和移刀方式。 旋式加工是沿著封閉的輪廓向下做螺旋切削，中間沒有進退刀，切削過程持續(xù)恒定。從工序模式管理表單擊CREATE-MILL-USR 單擊右鍵后，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)。




擺線輪廓加工。當選擇Profile(輪廓)加工在工藝參數(shù)界面內會推薦選用TROCHOID 高速走刀。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。它適用于高硬材料(HRC50 以上)的窄槽和型腔加工


  • 獨特移刀策略的曲面型腔加工。工序模式選擇曲面型腔SRFPKT，其工藝參數(shù)界面內會提供一個HSM BET. PASSES ON/OFF 開關，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)；選SPIRAL CUT，界面會彈出ALL CORNER：ROUND/LOOP(如圖4)。這種刀路能實現(xiàn)刀軌邊角的光滑過渡，確保機床在移刀過程中刀具恒速進給，從而有效減緩機床振動、避免刀具干涉等現(xiàn)象的發(fā)生。

  • 基于知識的等高(WCUT)加工。WCUT 的工藝參數(shù)序界面中，在ROUGH 和ROUGH + FINISH狀態(tài)下，選用WITHSTOCK 和MIN. WIDTH 組合按鈕，可以判斷毛坯量并進行智能二次粗加工。

    • 在FINISH 狀態(tài)下，選擇HSM BETWEEN LAYERCONNECT YES/NO 中的YES 功能，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，使精加工的余量更均勻，表面質量更高。

    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，從規(guī)則形狀毛坯到精整處理前的零件加工，其銑削加工工藝一般分為粗加工、半精加工、精加工及清根加工。
    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刀設置，同時具有獨特的層間加工功能，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，能根據(jù)毛坯的情況來生成刀路。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，可徹底消除空刀現(xiàn)象，而且刀具的切削載荷更合理，軌跡更流暢。精加工中SRFPKT 及WCUT/FINISH 最為常用，對于斜率接近于水平面的平坦面，采用SRFPKT工序進行沿面加工效果較好，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。

    4 結束語


    隨著高速銑削技術的不斷普及，越來越多的企業(yè)已經(jīng)在生產(chǎn)實踐中開始應用該技術，編程是其中的一項關鍵性工作，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，使模具產(chǎn)品以高質量、高效率、高壽命、低工期、低成本的姿態(tài)走向市場，爭取更大的空間。

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