Cimatron數(shù)控刀具加工——高效加工

隨著數(shù)控刀具行業(yè)的發(fā)展，對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。我們以可轉(zhuǎn)位刀具為例，具體講解高效加工在Cimatron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象，其主要特點是：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)控編程軟件來完成數(shù)控刀具的制造，對數(shù)控刀具的好壞和周期的長短起著重要的作用。

加工要點：

第一：必須五軸五聯(lián)動機床方可實現(xiàn)該數(shù)控刀具的加工；

第二：考慮到零件的實際尺寸，所以要求機床具有足夠的行程；

第三：加工編程時需要一定的靈活性，也就是對軟件的靈活性的要求；

第四：針對該產(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。可以根據(jù)實際情況的不同來確定約束條件，在Cimatron中提供了頂部輪廓、平面和Z層來限制頂部輪廓，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。

    邊界的提取是依賴于模型的修復(fù)。

    應(yīng)先使用修復(fù)功能 曲面――修改――邊界對工件曲面A/B進行修復(fù)，然后進行邊界的提取。

    刀具參數(shù)中設(shè)置設(shè)置進刀長度20mm，這種方式可以避免刀具在進刀過程中工件發(fā)生碰撞的現(xiàn)象。

    切削方向選擇單向，行數(shù)為1行，這種加工方式大大提高粗加工中的材料切除率。

    在Cimatron編程中，許多參數(shù)是互相關(guān)聯(lián)的，也就是說當(dāng)其中的一個或幾個參數(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)個數(shù)的目的。

    但在選擇前應(yīng)延伸被加工曲面，延伸長度至少大于所使用刀具半徑。通過步進方式的選擇來控制每次切削深度，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

    為了讓粗加工時能盡可能地多洗削，增加材料的切除率，應(yīng)該使刀具軌跡更貼近貼近加工表面，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。

    如圖所示，藍(lán)色線條為手工繪制刀具軌跡，黑色線條則為產(chǎn)生的加工軌跡。

    定義切削加工平面以控制切削加工方向，以就是大家常提到的3＋2的加工方式。

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

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

    使用2.5 軸――>開放輪廓，定義層切高度的方法來計算切削問題。

    在使用該策略加工刀片槽時，應(yīng)注意進刀延伸和退刀延伸，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。

    通過輪廓偏移的設(shè)定來實現(xiàn)側(cè)壁加工余量，通過這種方法可簡單快捷地實現(xiàn)余量控制。

    在這里沒有提到機床參數(shù)，從高效切削原理方面來講，在高效切削過程中，機床參數(shù)與刀具直徑、切削深度、進給和機床本身性能等很多因素有關(guān)，一定要結(jié)合實際情況來進行合理設(shè)置。

    第三步：精加工

    Cimatron的精加工功能具有獨到的地方，既有通常的沿表面光刀的加工方法，還有先進的區(qū)域識別能力，即對零件的形狀可以進行有效的斜率分析，在一個加工過程內(nèi)部可以實現(xiàn)對垂直區(qū)域的等高線加工，對平坦區(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。

    針對現(xiàn)有零件特定表面的單獨加工，使得編程人員對特定區(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，這些和零件幾何相關(guān)的信息不需要用戶去麻煩地測量零件上點的坐標(biāo)再根據(jù)測量結(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)的臨時修改不會使用戶對相關(guān)的所有工藝參數(shù)都重新填寫。

    第四步：應(yīng)用模板

    Cimatron的自動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，也是實際加工經(jīng)驗的總結(jié)。該加工模板具有參數(shù)化自適應(yīng)的功能，對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。加工的自動化技術(shù)將提高今后數(shù)控編程的效率與安全合理性。

    本文介紹的Cimatron針對數(shù)控刀具高效加工的解決方案，在有限的人為干預(yù)的情況下，能自動生成數(shù)控程序，并在實際加工中應(yīng)用。實踐證明Cimatron針對數(shù)控刀具的解決方案編程效率高，在很大程度上避免了人為錯誤，在實際應(yīng)用中取得了良好的效果。