Cimatron E在數(shù)控刀具行業(yè)的解決方案

一、刀具的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

    在產(chǎn)品建模階段，技術(shù)人員需要根據(jù)客戶的產(chǎn)品圖紙或讀取客戶提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)文件來(lái)在 CAD/CAM 系統(tǒng)中得到所需的產(chǎn)品三維模型。這就要求所采用的 CAD/CAM 系統(tǒng)不僅要有強(qiáng)大的建模能力，特別是具有雕塑曲面的建模能力（因?yàn)樵S多刀具產(chǎn)品非常復(fù)雜），還要擁有豐富可靠的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口，支持用戶讀取來(lái)自其客戶的各種各樣的數(shù)據(jù)文件。

    在產(chǎn)品建立方面， Cimatronit 支持混合造型�；旌显煨腿诤狭司�框造型、曲面造型和實(shí)體造型，它使得設(shè)計(jì)者可以充分利用各種造型的特點(diǎn)來(lái)生成可以直接用于 NC 環(huán)境進(jìn)行 NC 編程的產(chǎn)品模型。 Cimatronit 領(lǐng)先的線框造型和曲面造型功能享有很高的聲譽(yù)，它功能緊湊、靈活、方便、高效而完備，特別是它的曲面編輯功能（如裁剪、修補(bǔ)和光順）和曲面倒角功能更是家喻戶曉。 Cimatronit 的曲面造型使得用戶可以不受限制地迅速設(shè)計(jì)出任意復(fù)雜的數(shù)控刀具產(chǎn)品模型。

    Cimatron 的設(shè)計(jì)工具能夠建立任意形狀的模型。一致的操作邏輯，簡(jiǎn)明直觀的圖形界面和一個(gè)公共的數(shù)據(jù)庫(kù)迅速制造準(zhǔn)備產(chǎn)品的模型。

    基于參數(shù)化，變量化和特征的的實(shí)體造型意味著自由和直觀的設(shè)計(jì)，可以非常靈活地定義和修改參數(shù)和約束，不受模型生成秩序的限制。草圖工具利用智能的導(dǎo)引技術(shù)來(lái)控制約束，簡(jiǎn)捷的交互意味著高效的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。

    Cimatron 實(shí)體設(shè)計(jì)為零件設(shè)計(jì)和裝配提供了完整的工具集。系統(tǒng)指導(dǎo)用戶交互式或自動(dòng)啟動(dòng)草圖工具，它恰如其分的顯示動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)用戶在空間捕捉特征，當(dāng)特征被捕捉或在約束中，系統(tǒng)對(duì)用戶發(fā)出提示。用戶保護(hù)對(duì)參數(shù)關(guān)系和尺寸大小完全的控制，有修改和重新安排的能力，可以在草圖設(shè)計(jì)時(shí)定義約束，或在以后需要時(shí)加上。

    由于 Cimatron 采用了混合造型核心系統(tǒng)，為大型復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了前所未有的強(qiáng)大功能，比如支持在開(kāi)放實(shí)體的模型上進(jìn)行實(shí)體設(shè)計(jì)與布爾運(yùn)算，這為用戶提供了極大的靈活行。

2.建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)

（1）根據(jù)實(shí)際刀體和刀片尺寸建立標(biāo)準(zhǔn)零件庫(kù)來(lái)滿足生產(chǎn)需要；

（2）標(biāo)準(zhǔn)零件（刀片以及刀具實(shí)體部分）的建立可以極大的滿足我們?cè)O(shè)計(jì)和加工的需要，對(duì)數(shù)控刀具的設(shè)計(jì)者還是使用者都有很中要的意義；

    即使沒(méi)有多達(dá)數(shù)以千計(jì)的尺寸標(biāo)注和注釋，標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的建立向來(lái)也是一件勞動(dòng)密集型工作。 Cimatron 的標(biāo)準(zhǔn)件庫(kù)模塊使用直觀，可以方便的在屏幕上定義尺寸系數(shù)，具有拖動(dòng)尺寸的功能，高效和實(shí)用，極大的減少了工作，而且加快了標(biāo)準(zhǔn)件的建立過(guò)程，所有的二維數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 Cimatron 數(shù)據(jù)庫(kù)中，這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)使用方便，靈活性強(qiáng)。所有的尺寸，幾何形狀變化，全部是相關(guān)的，如果修改了相關(guān)信息，其它將自動(dòng)修改信息。

二、 NC 加工

    隨著數(shù)控刀具行業(yè)的發(fā)展，對(duì)其加工精度和加工質(zhì)量都提出了嚴(yán)格的要求，這就需要提高我們現(xiàn)有的加工手段。以可轉(zhuǎn)位刀具為例，講解 Cimatron 在加工中的具體應(yīng)用�？赊D(zhuǎn)位刀具刀片槽的加工是數(shù)控刀具中重要的加工對(duì)象，其主要特點(diǎn)是：空間復(fù)合角度，一般多為兩軸旋轉(zhuǎn)角度面，尺寸精度和表面粗糙度均要求較高。模具業(yè)的發(fā)展對(duì)數(shù)控刀具的制造質(zhì)量和周期提出了更高的要求。選擇一款數(shù)控編程軟件來(lái)完成數(shù)控刀具的制造，對(duì)數(shù)控刀具的好壞和周期的長(zhǎng)短起著重要的作用。

此類加工一般有如下要點(diǎn)：

第一：必須五軸五聯(lián)動(dòng)機(jī)床方可實(shí)現(xiàn)該數(shù)控刀具的加工；

第二：考慮到零件的實(shí)際尺寸，所以要求機(jī)床具有足夠的行程；

第三：加工編程時(shí)需要一定的靈活性，也就是對(duì)軟件的靈活性的要求；

第四：針對(duì)該產(chǎn)品的特殊性，必須具有一套完整的加工工藝。

第一步：粗開(kāi)排屑槽

    排屑槽的加工，使用 4 軸直紋曲面加工策略，首先選取被加工曲面的頂部輪廓與底部輪廓，以確定加工范圍�？梢愿鶕�(jù)實(shí)際情況的不同來(lái)確定約束條件，在 cimatron 中提供了頂部輪廓、平面和 Z 層來(lái)限制頂部輪廓，而底部輪廓提供了底部輪廓、曲面和平面三種方式來(lái)限制。根據(jù)該刀具的特殊性，我們選擇頂部輪廓和底部輪廓。

    在 Cimatron 編程中，許多參數(shù)是互相關(guān)聯(lián)的，也就是說(shuō)當(dāng)其中的一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)確定后，其他與之關(guān)聯(lián)的參數(shù)也就確定了。在系統(tǒng)中用數(shù)學(xué)關(guān)系式描述這種關(guān)系，以達(dá)到減少人工設(shè)置參數(shù)個(gè)數(shù)的目的。

    但在選擇前應(yīng)延伸被加工曲面，延伸長(zhǎng)度至少大于所使用刀具半徑。通過(guò)步進(jìn)方式的選擇來(lái)控制每次切削深度，這里值得注意的是刀具直徑不同被加工深度的選擇也就存在著一定的差異。

第二步：刀片槽的加工

    為了讓粗加工時(shí)能盡可能地多洗削，應(yīng)該使刀具軌跡更貼近加工表面，為下次的小刀具加工留下更小的殘余量，為此， Cimatron 提出了如下刀路軌跡優(yōu)化方案。

    定義切削加工平面以控制切削加工方向。

根據(jù)被加工表面的形狀和尺寸，以及數(shù)控編程時(shí)所采用刀具的類型和尺寸，確定加工范圍。

    通過(guò)手工繪制刀路軌跡來(lái)控制被加工區(qū)域以及所產(chǎn)生刀軌的具體形狀，這樣不僅獲得了可控的表面加工紋理而且對(duì)于不規(guī)則區(qū)域的洗削實(shí)現(xiàn)了它的可控性。

    使用 2.5 軸 ――> 開(kāi)放輪廓，定義層切高度的方法來(lái)計(jì)算切削問(wèn)題。

    在使用該策略加工刀片槽時(shí)，應(yīng)注意進(jìn)刀延伸和退刀延伸，從安全性上考慮，延伸量至少應(yīng)大于刀具半徑，這樣就可以避免和刀具發(fā)生干涉碰撞現(xiàn)象。

    通過(guò)輪廓偏移的設(shè)定來(lái)實(shí)現(xiàn)側(cè)壁加工余量，通過(guò)這種方法可簡(jiǎn)單快捷地實(shí)現(xiàn)余量控制。

第三步：精加工

    Cimatron 的精加工功能具有獨(dú)到的地方，既有通常的沿表面光刀的加工方法，還有先進(jìn)的區(qū)域識(shí)別能力，即對(duì)零件的形狀可以進(jìn)行有效的斜率分析，在一個(gè)加工過(guò)程內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)對(duì)垂直區(qū)域的等高線加工，對(duì)平坦區(qū)域?qū)崿F(xiàn)沿表面光刀的加工。這些提高了加工的效率和加工的質(zhì)量。

    針對(duì)現(xiàn)有零件特定表面的單獨(dú)加工，使得編程人員對(duì)特定區(qū)域的編程非常靈活，選擇要加工的曲面即可以得到所需要的加工軌跡，避免了象其它系統(tǒng)那樣的呆板和煩瑣性。

    加工方法的靈活性還體現(xiàn)在工藝參數(shù)的設(shè)定上。在 Cimatron 中工藝參數(shù)的設(shè)定可以采用參數(shù)化的方法完成，如在設(shè)定加工高度和加工的最深位置時(shí)，這些和零件幾何相關(guān)的信息不需要用戶去麻煩地測(cè)量零件上點(diǎn)的坐標(biāo)再根據(jù)測(cè)量結(jié)果出入數(shù)值，而直接設(shè)定為系統(tǒng)的參數(shù)變量（ maxpz 和 minpz ），和工藝相關(guān)的參數(shù)具有代數(shù)相關(guān)性，如切削的深度和側(cè)向進(jìn)給的大小可以直接建立為加工刀具直徑的關(guān)系式，工藝參數(shù)的臨時(shí)修改不會(huì)使用戶對(duì)相關(guān)的所有工藝參數(shù)都重新填寫(xiě)。

第四步：應(yīng)用模板

    Cimatron 的自動(dòng)化加工功能非常完善和優(yōu)秀，我們可以根據(jù)該加工策略收集和積累典型的工藝過(guò)程及其參數(shù)而形成加工模板。該模板是根據(jù)單位的具體情況而生成的，也是實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。該加工模板具有參數(shù)化自適應(yīng)的功能，對(duì)已有加工模式的任何修改，與修改相關(guān)的其他工藝參數(shù)都能夠隨之修改，具有很好的適應(yīng)性。加工的自動(dòng)化技術(shù)將提高今后數(shù)控編程的效率與安全合理性。