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高速加工中CADCAM的应用上0平口钳

发布时间:2022-11-03 15:36:50 来源:驰誉五金网

高速加工中CAD/CAM的应用(上)

高速加工中CAD/CAM的应用(上) 2011年12月10日 来源: 高速加工是以高的切削速度、高的进给速度和高的加工质量为主要特征的加工技术,其加工效率比传统的切削加工要高几倍,甚至十几倍。经高速铣削精加工后的模具型面,仅需略加抛光便可使用,从而节省了大量修磨、抛光的时间。高速加工是一个系统工程,它需要各个方面的配合以形成完整的高速切削工艺,如数控机床、切削刀具、冷却润滑介质和CAD/CAM系统等,甚至还包括合适的工件形状。

高速加工需要同时满足多方面的应用条件,一旦参数出现错误便会导致全面失效。有些关键参数容易定义,如配有功能强大的CNC系统和高精度主轴的高质量机床、高刚性和精确平衡的机床夹持、高性能的切削刀具等。有些参数则不容易定义,却往往由于这些参数的选用不当,导致高速加工失败。

除了上述的物理因素外,CAD/CAM软件的功能和正确应用,也是影响高速加工的主要因素。如果由CAD/CAM系统产生的CNC程序直接决定处理的条件,这当然十分直接,但要从CAD/CAM系统中统指出什么功能才能保证获得高质量的高速加工效果,却极不容易。

下面我们就来分析应用CAD/CAM软件时,影响高速加工成败的一些重要因素。

一、CAD对高速加工的影响

一般来说,CAD对高速加工的直接影响并不易看到。很多人认为CAD模型只用作定义零件的外形,至于如何加工所设计的零件,便是CAM使用者和加工工程师的责任了。这话从理论上来说并没有错,在很多情况下,CAD模型没有真正定义需要加工的形状。有许多原因使CAD模型不适合高速加工,现简述如下。

1.精度的影响

加工精度高、热分布范围小、加工表面质量高等,都是高速加工的优势,但我们看到一个奇怪的现象就是用于建立零件CAD模型的公差比零件最终的加工公差还大,这显然是不合理的。

数据交换是影响精度问题的根本原因。零件通常由一个CAD系统设计,然后转换至另一个CAD系统进行补充设计和加工准备。每次进行数据传输过程中,都需要将几何形体由一种格式转换至另一种格式,有些转换涉及按极限公差近似。由于这些公差属于累积所得,因此建立CAD零件模型时必须将零件模型的公差设定为精加工公差的1/10。

交换格式,如IGES,使系统在不同的几何描述间进行转换。由于数据发送系统可以访问“主”数据,最好让它进行所有转换工作,并通过“Flavouring”发送系统的IGES来实现。Flavouring将会告诉系统,在IGES文件中最可能使用什么类型的实体。有些系统提供预先定义的IGES Flavours菜单,使它更适用于常用的系统。

如要减少转换过程出现问题,其中一个方法便是使用直接接口。直接接口可让系统直接读取另一系统的文件,如Delcam的PowerMILL就拥有CATIA、Pro/ENGINEER、UG等主流系统的直接接口。

由于Stereo lithography (STL)三角形格式十分简单,因此成为有些公司喜欢使用的数据交换格式。有些CAM系统可以直接加工STL格式文件,其中包括Delcam的PowerMILL。然而,这种格式文件的三角形是按公差产生的,加工表面可能出现可见面片。主流设计系统STL格式使用的默认公差一般非常大(0.1mm),而且隐藏在多重选项之后,容易被忽略。因此,整理低公差设置STL文件的加工公差,可以提高加工表面的精度。

2.修剪的影响

CAD系统的大部分零件由裁剪曲面“拼凑”而成,像上衣由多片形状复杂的布料缝合而成的一样。这些曲面的边界精度直接影响所产生的刀具路径质量。例如,一个圆台顶部为一个完整的圆形,平面顶盖为六角形,六角形平面则可能在顶部某些地方超越圆形的范围,如果超出的范围太大,刀具路径便会出现尖点,在这情况下,加工后的表面极可能出现刀痕。

3.不完整模型的影响

许多CAD使用者往往走捷径,以求缩短模型的造型时间。他们经常使用的技巧,是忽略底座内部拐角处的圆倒角,甚至认为通过合适半径的刀具便可直接进行加工。实际上,如果采用这种方法,刀具必须刚好切进尖锐的拐角,这使刀具的负荷猛然增加,是刀具进行直线切削时的4.5倍。

有些CAM系统可以提供解决的方法,但最好避免出现这种现象,确保CAD模型准确地表示需要加工的形状。加工这类圆倒角最好使用半径较小的刀具,在一般情况下,刀具的半径最好是圆倒角的几何尺寸的30%或更小,使拐角处的切削刀具路径更加平顺,避免刀具突然转向。如果使用小刀具加工,刀具负荷可比直接切入拐角降低3倍。

4.不能加工特征的影响

尽管高速加工扩大了可直接铣削的特征范围,但对形状特别复杂的模型,必须使用EDM加工细微的部分。此外,大部分零件有许多孔,可以直接将它们钻出。如果供加工使用的CAD模型包含这些特征,大多CAM系统将会尝试加工。最典型的结果,是刀具路径包含不希望进行铣削加工的区域,如果不加以处理,实际加工时刀具必定切入孔或尖角。CAM使用者需要花很多时间修正错误,以避免重复加工放电加工区域和孔区域。如果可以的话,尽量把不希望进行铣削加工的特征,从用于产生刀具路径的CAD模型中除去。具体方法视所使用的CAD系统而定,有些系统采用删除特征的方法,有些则通过加入额外曲面来覆盖。

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