CAM技術在數控銑床導軌加工中的使用

摘 要：本文探討利用CAM技術解決導軌在實際生產中的三維坐標計算和加工尺寸連接的問題，減小程序配合誤差，提高加工精度和生產效率。

關鍵詞：CAM 數控銑 導軌 加工過程

導軌在普通銑床上用手工加工無法達到弧度連接這一加工要求，而CAM技術與數控銑床的有效結合恰恰解決了尺寸連接這一難題，不但減小了尺寸連接的誤差，還提高了產品的質量和生產效率，而且減輕了勞動強度。下面筆者以導軌的實際加工為例，探討CAM技術與數控銑床加工導軌的數控編程及加工過程，如圖1、圖2。

圖1 導軌零件圖

圖2 導軌剖面圖

注：圖中1、2分別為鐵層和銅層

一、分析零件

在正式加工時，首先應當對零件圖樣（圖1、圖2）進行仔細分析，內容包括：

1.分析待加工面

一般來說，在一次加工中，只需對加工零件的部分表面進行加工。這一步驟的內容是：確定待加工面及其約束面，并對其幾何定義進行分析，必要的時候對原始數據進行一定的預處理，要求所有幾何元素的定義具有唯一性。

2.確定加工方法

根據零件毛坯形狀以及待加工表面及其約束面的幾何形態，并根據現有機床設備條件，確定零件的加工方法及所需機床設備和工夾量具。

3.確定編程原點及編程坐標系

一般根據零件的基準面（或孔）的位置以及待加工表面及毛坯上選擇一個合適的編程原點及編程坐標系（也稱為工件坐標系）。

4.對待加工表面及其約束面進行幾何造型

這是上機編程的第一步。對于CAD/CAM數控編程系統來說，一般可根據幾何元素的定義方式，在前面零件分析的基礎上對加工表面及其約束面進行幾何造型。

5.合理的刀具選擇

對于有復雜曲面的零件，則需要對加工表面及其約束面的幾何形態進行數值計算，根據計算結果才能確定刀具類型和刀具尺寸。這是因為，對于一些復雜曲面零件的加工，希望所選擇的刀具加工效率高，同時又希望所選擇的刀具符合加工表面的要求，且不與非加工表面發生干涉或碰撞。由于在某些情況下，加工表面及其約束面的幾何形態數值計算很困難，只能根據經驗和直覺選擇刀具，這時，便不能保證所選擇的刀具一定是合理的。在刀具軌跡生成之后，還需要進行一定的刀位驗證。

6.刀具軌跡生成及刀具軌跡編輯

對于CAD/CAM數控編程系統來說，一般可在所定義加工表面及其約束面（或加工單元）上確定其外法向矢量方向，并選擇一種走刀方式，根據所選擇的刀具（或定義的刀具）和加工參數，系統將自動生成所需的刀具軌跡。所要求的加工參數包括：安全平面、主軸轉速、進給速度、線性逼近誤差、刀具軌跡間的殘留高度、切削深度、加工余量、進刀段長度及退刀段長度等。當然，對于某一加工方式來說，只要求其個別部分加工。

二、數控編程與模擬加工

在數控銑實際加工之前，要先進行刀路模擬，這樣可以找出在程序編寫過程中失誤的地方，大大避免了模具實際加工時的錯誤，強化了刀路的效率和安全性，有效地保證了加工工件的質量，提高了生產效率。

三、工件的裝夾、找正

1.裝夾

首先在導軌四角和中間部位墊上厚1mm的銅墊，然后用定位壓板壓在銅墊處夾緊。銅墊主要作用是防止在加工時產生的應力變形。

2.找正

在刀具上粘上劃針，然后使用模擬刀具加工，沿工件大致外形輪廓找正（加工銅層時同理沿外形劃線找正）。

四、工件的加工

首先對鐵層進行外形加工，主軸轉數為200r/min、進給量為40mm/min，要根據工藝要求留出下道工序的加工余量。鐵層經過外形粗加工后焊接凹槽內銅層（防止熱變形的發生）。銅層焊接完畢后，首先對銅層進行半精加工，然后對工件進行測量，根據測量結果修改刀具補償進行精加工，精加工時主軸轉數為300r/min、進給量為60mm/min，加工完畢后對加工工件進行測量、核對，要根據加工要求留出鉗工研磨余量。

參考文獻：

[1]明興祖，能顯文.數控加工技術（第2版）[M].北京：化學工業出版社，2008.

（作者單位：渤海船舶職業學院）