基于CAXA制造工程師的加工策略研究

2017-06-27 10:45:00武瑞峰

科技創新與應用 2017年18期

摘要：零件CAM加工的基本流程是繪制零件的加工造型、設置加工毛坯、選擇加工策略并綜合考慮機床性能、零件加工要求等因素設置工藝參數，生成刀具軌跡，進行仿真驗證，最終生成程序代碼和工藝清單。其中加工方法的選擇及軟件中工藝參數的設置可視為零件加工工藝的分析和規劃的實踐，它是用CAM軟件進行編程的主要操作內容，它不僅影響被加工零件的加工質量和加工效率，而且決定著機床性能的發揮和安全生產的順利進行。

關鍵詞：加工造型；等高線加工；掃描線加工；加工參數；加工策略

引言

CAXA制造工程師是面向型腔類模具和復雜形狀零件的數控銑削加工的CAM軟件，集設計、工藝、制造和管理四大領域。協同管理產品設計數據、機床資源庫、刀具庫和數控代碼。其基本流程為分析圖紙選擇加工策略、繪制加工造型、設置加工毛坯、綜合考慮機床性能、零件加工要求等因素設置工藝參數，生成刀具軌跡，進行仿真驗證，最終生成程序代碼和工藝清單。其中工藝參數的設置可視為零件加工工藝的分析和規劃的實踐，它是用CAM軟件進行編程的主要操作內容，它不僅影響被加工零件的加工質量和加工效率，而且決定著機床性能的發揮和安全生產的順利進行。本文通過對花瓶零件采用不同的加工方法及仿真驗證，最終選擇表面質量好、加工效率高的加工方案。

1 分析圖紙確定加工方法

CAXA制造工程師常用于曲面加工的方法有等高線粗加工、等高線精加工、掃面線粗加工、掃面線精加工、導動線精加工等。每種加工方法各有特點，對同一曲面零件的加工往往可以采用多種加工方式，但其加工效率和表面質量存在一定的差異。由于導動線加工需要具備平面輪廓線和截面線，有些曲面不一定具備。本文以花瓶凸模加工為例，分析等高線加工和掃描線加工方式的加工效率和加工質量。

2 零件造型

2.1 零件造型

零件的加工造型有別于設計造型，設計造型是要構造零件的完整結構形狀，零件的所有幾何要素都要通過造型表達出來。而加工造型是以加工需要為目的，零件上與加工相關的幾何要素要通過造型表達出來。實際上，加工造型僅針對工序造型，為本工序服務。對于花瓶凸模如圖1加工所采用的等高線加工和掃描線加工需要對花瓶進行實體造型。造型步驟如下：

繪制花瓶的截面草圖——旋轉增料生成瓶體的實體造型——拉伸生成托體，如圖2所示。

2.2 定義毛坯

毛坯的定義有三種方式，常用的方式是兩點方式和參照模型。本文采用拾取兩點的方式定義毛坯，如圖2所示。

3 零件加工

由于毛坯和工件相比加工余量大，因此加工過程規劃為粗加工和精加工兩步完成。方法1采用掃描線粗加工、掃描線精加工和筆式清根補加工3種加工方法；方法2采用等高線粗加工、等高線精加工和筆式清根補加工3種加工方法；逐一比較其質量及效率。表一為加工參數。

3.1 等高線粗加工

等高線粗加工是刀具路徑在同一高度內完成的切削，如同對零件進行水平切片一樣，按照設置的層高，層層去除毛坯，它所針對的造型為實體造型。在數控加工中應用最為廣泛，適用于大部分粗加工。方法一中采用了如下的加工方法。仿真加工效果如圖3所示。

3.2 掃描線粗加工

掃描線加工主要用于多曲面形成的凸模和凹模的加工。解決加工平行于加工方向的豎直面加工效果差的問題，增加了自動識別豎直面并進行補加工的功能，提高了加工效果和效率。仿真加工效果如圖4所示。

（1）應用掃面線加工時，一般情況下要求模型時是右對稱的。

（2）應用掃面線加工時，加工造型可以是實體也可以是曲面。

3.3 兩種加工軌跡的比較

模具的凹凸模的仿形加工通常用等高線加工和掃描線加工兩法，等高線加工即沿模具形狀一定高度的輪廓周緣仿形切削，掃描線加工則是沿模具垂直截面形狀不同高度上下起伏切削。等高線法刀具路徑、切削負荷和方向變化小，更易保證余量均勻，維持恒定切削速度，背向和側刀吃刀量。以上各項變化少，就減少了刀具損傷，提高了它的壽命。而掃描線仿形加工時，刀具不斷進入退出，反復地順銑逆銑，刀刃上熱應力變化，負荷變化急劇，刀具易損，加工表面質量也較差。在比較兩種粗加工方法的表面質量和加工效率后，選擇等高線粗加工作為花瓶的粗加工方案。而精加工由于掃描線精加工適合于對稱曲面及多曲面形成的凸模。故精加工選擇掃描線精加工方法。

3.4 確定加工方法

本文采用粗加工為等高線粗加工，精加工采用掃描線精加工，最后采用筆式清根補加工3種加工方法完成花瓶零件的加工。如圖5所示。加工精度、加工時間、程序長度和代碼行數在各種方法中都是最優的。

4 加工工藝參數設置

（1）刀具選擇與加工參數：下刀方式選擇切入切出方向，粗加工時垂直切入、垂直切出，精加工時考慮接刀痕的問題。

（2）軟件編程的參數設置：

a. 安全高度

編程時開始下刀前的一個高度，以及程序中間、結尾要抬刀的高度，程序中間的抬刀高度可以由參考高度來確定。而當勾選上只有在開始及結束的操作才使用安全高度，則出來的程序里面只有兩處是到安全高度數的，開始和結尾。中間則都會抬到所設的參考高度值，為安全起見，不能低于工件最高位置，太高了則浪費時間，低了則發生碰撞。當刀具抬刀橫跨到下一處時中間要躍過障礙物，不能發生干涉碰撞。一般為50或100，特殊情況特殊設置。

b. 參考高度

運用好參考高度可以節省很多空刀時間。比如要對一個輪廓內的拐角進行清角，我們用2D外形的殘料加工，每走一層的抬刀就是參考高度值，如果不設參考就要抬到安全高度了。

c. 進給下刀位置

在下刀前我們都會給一個小小的走G01的高度緩沖。比如說我要從Z0位置開始加工，會從Z1位置開始用G01走。一般情況下會設置在1-3這個范圍。

5 結束語

（1）切削方式采用順銑以減小刀具切入毛坯時的受力。

（2）為避免粗銑切人工件時，刀具受力過大，特別采用立銑刀時，應采用螺旋進刀。

（3）精銑時應采用圓弧進刀，可以避免刀具過切工件。

（4）應用筆式清根加工時，一般選用較小的球頭刀。

參考文獻

[1]紀多斌，趙利.高速銑翻加工鋁合金花瓶凸模[J].機械制造與研究，2008.

[2]王春海，張增良.CAXA的曲面精加工方法比較與應用[J].現代制造工程，2005（7）.