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标题: CAD/CAM软件技术在数控编程加工中的应用策略 [打印本页]

作者: shcnc 时间: 2009-1-30 19:30
标题: CAD/CAM软件技术在数控编程加工中的应用策略
给自学者参考,也请高手指点

摘要] 围绕如何保证数控加工质量和提高生产效率，提出了一些应用CAD/CAM软件技术进行数控编程的指导性原则和具体方法，在生产实践中取得良好效果。

关键词
应用策略数控编程质量效率

1．引言
CAD/CAM软件技术广泛应用于机械产品、模具制造等企业的数控编程及加工，目前基本取代了传统的手工编程方式。从事数控编程的工艺人员也需要由知道怎样做（经验）转向怎样做的又快又好（策略）：不仅要掌握CAD/CAM软件的操作功能；更重要的是将CAD/CAM软件当作工具，进行合理的数控工艺规划与数控编程，以实现高质量和高效率的数控加工。本文将详细介绍有关保证数控加工质量和提高生产效率的应用策略。

2．保证加工质量的应用策略
2.1

保证刀具的刚性
2.1.1刀具长径比一般要小于五。并在保证安全的同时，尽可能缩短刀具的装夹长度。以免加工中刀具变形，造成“弹刀”、“抢刀”等现象，影响表面加工质量。
2.1.2
根据工件的形状，在保证安全下，可采用延长杆（小夹头）装夹刀具或采用自制锥柄刀具以增加刀具刚性。
2.2
保持刀具在切削过程中负荷基本稳定
2.2.1 对于工艺死角位开粗后，要先用较小刀具清角（局部加工），以免精加工到拐角时，刀刃与工件的接触宽度急剧增加，负荷突然变大而振动引起崩刃甚至断刀。（参考图1）
图1
拐角处加工（注意）
图2
有按键孔的鼠标电极精加工（注意避免）
2.2.2
对于多曲面连续加工，若有明显的凸台、凹坑出现，要先用较小刀具局部清角或做出辅助面进行保护（参考图9、10），注意避免加工过程中刀路“大起大落”不畅顺（例如参考图2），加工余量“时大时小”不均匀。因为如果刀具接触面突然变大，就容易产生“弹刀”过切。
2.2.3
采用等高粗加工后，对工件平坦部位出现较大台阶（参考图11），如果直接进行精加工，就会因为加工余量的不均匀，造成切削负荷有较大的变化，刀具振动而影响表面的加工质量。需要要改变走刀方式进行一次半精加工，以保证精加工时余量均匀。
2.2.4
对于侧壁与底面的组合加工，要先精加工底面（与侧壁保持安全距离）到位，然后精加工侧壁到底（参考图3）。以避免当侧壁加到底时，刀具的侧刃与底刃同时受力，产生振动而影响底面的表面质量（参考图4）。
图3 “先底后侧”加工
图4 “先侧后底”加工（注意避免）
2.2.5
对于四周斜面与底面倒圆角造型的模具型腔，采用球刀等高环绕精加工，当加工到其圆角时，刀具切削接触面突然变大，易产生振动“弹刀”，出现“倒扣”现象，影响产品出模（参考图5）。首先要半精加工，再用小于圆角半径1.5mm以内的球刀精加工,或者采用平底刀往复走刀加工。
图5 “下坡”加工（注意）
图6 “上坡”加工（注意避免）
2.2.6
为保持刀具切削受力稳定，一般都要采用由上到下的逐层等高环绕加工方式走刀或组合式走刀（参考图11、12），要避免“上下坡”式走刀加工。特别是对于侧壁较陡又较高的工件，不要采用“上下坡”走刀方式来回加工。因为存在加工余量，“上坡”时刀具侧刃与工件接触长度大会发生“撞刀”（参考图6）。可以采用从上到下单向走刀加工或等高环绕加工方式（参考图5、11）。

作者: shcnc 时间: 2009-1-30 19:34
2.3
数控编程的工艺规划一般采用粗加工、清角加工、半精加工、精加工四道工序。
2.3.1
若工件形状简单，或圆角足够大，可省略清角加工；若工件尺寸较小，加工余量较小，也可省略半精加工；工件等高开粗后余量不均，台阶相差大，要增加局部半精工，以保证精加工时余量基本均匀。
2.3.2
加工工序要由粗到精逐步进行，加工余量由大到小。除非加工余量极小，不得只用一道工序精加工到尺寸。
2.3.3
工序之间余量要预留充分，以免精加工后仍残留粗加工痕迹。
2.4
精加工刀具轨迹相对被加工表面的空间间距应均匀一致，以避免刀路（刀具轨迹）疏密不一，造成明显的局部表面刀痕。
2.4.1
注意加工方向的选择要与工件表面上关键的棱线成某一角度，否则不能加工出清晰的棱线。例如长方形工件的精加工要采用45°平行走刀（参考图9），不要用0°或90°平行走刀（参考图7、8），才能保证四边都清晰。

图7
0°平行走刀（注意避免）
图8
90°平行走刀（注意避免）
图9
45°平行走刀
图10 “四分法”走刀2.4.2
可采用“四分法”进行精加工。用十字线将工件划分为四个区域，采用45°或135°平行走刀加工，以保证四个圆角位置的表面质量（参考图10）。
图11 只做等高环绕加工（注意）
图12 45°平行走刀与等高环绕加工组合
2.4.3
对工件顶部平坦部位可采用45°平行往复走刀加工，四周斜面可采用等高环绕加工进行组合式的加工，以取得较好的质量效果（参考图12）。

3.
提高生产效率的策略
3.1
首要原则 “大刀开粗，小刀清角”。
粗加工要选择直径足够大并有足够的切削能力的刀具快速去除材料；精加工要使用较小的刀具，能加工到每一个角落，把工件结构形状完全加工出来。
3.1.1 不要只用较小直径的刀具来完成粗、精加工，因为较小刀具粗加工的效率太低。例如∮32 mm刀具半径是∮8 mm刀具的4倍，但加工面积却相差16倍。而且较大刀具刚性好，吃刀深度和切削进给速度要明显高于较小刀具。
3.1.2
对于较小的工件，如果选取刀具较大其切削受力也大，易发生加工变形，并且工艺死角的残留圆角也大。因此“大刀开粗”需要综合权衡，合理选取刀具直径，并非越大越好。推荐选取较大刀具直径的计算公式为D≈2* mm（S为工件投影面积，单位平方毫米），该经验公式由本人归纳推导，已被广东多家模具企业采用，得到了实际验证。例如100mm*60 mm的工件粗加工选用的刀具直径为20mm。
3.1.3
较小刀具直径的计算公式为D≈ mm（L为工件安全高度，单位毫米），同时考虑工件形状的最小圆角半径与加工的安全性。例如30 mm高的工件可选用刀具直径为6mm进行清角加工。
3.2
对工件不同的表面形状要采用相对应的刀具进行加工，以保证加工质量与加工效率。
3.2.1 一般不要用球刀开粗，要选用平底刀或圆角刀开粗，其刚性较好，切削宽度也较大，粗加工效率高。只有无法用较小平底刀加工到底的曲面凹槽才能用球刀开粗。
3.2.2 一般采用球刀加工曲面；平底刀或圆角刀加工平面；平底端铣刀清角加工直角或斜角位置。
3.2.3 水平平面不要采用球刀加工（参考图13）。因为水平平面用平底刀加工，刀具轨迹的步距（切削宽度）可以超过刀具半径，加工效率高；用球刀只能以很小的步距往复加工，浪费时间。
图13 球刀加工平面（注意避免）
图14 放射状走刀（注意避免）
3.3
注意避免的走刀方法
3.3.1 一般不要重复走刀、交叉走刀、放射状走刀加工。例如不要用0°平行走刀后，再用90°平行走刀用相同的余量加工多一次；一般不要采用放射状走刀加工（参考图14），因为放射状走刀加工中心处间距过密，周边过疏，要保证表面质量必然减小角度间距，造成加工效率极低。放射状走刀仅适用于较大半径的圆环区域加工。
3.3.1 不要出现“走空刀”或提刀次数太多。应充分利用CAM软件提供的有关带毛坯切削、刀路修剪编辑、自动清除上工序残余量、自动清根等功能进行数控编程，尽量避免出现无切削的空行程走刀。对于曲面的加工一般采用双向走刀加工，不要采用单向走刀方式而出现提刀次数太多，而降低加工效率。
3.4
值得采用的加工方法
3.4.1工件的不同区域尺寸差异较大时，要采用分区域进行加工。例如对于较为宽敞的部位，可采用较大的刀具进行加工，以提高加工效率；对于较小的型腔、狭窄的部位或转角区域，采用较大的刀具不能彻底加工，必须用较小的刀具以保证尺寸加工到位。
3.4.2
适当采用成形刀具加工工件的特定形状，可以提高加工效率。例如用锥度刀铣斜面，指状刀铣筋条槽，小圆角刀（R0.3～1）直接加工出小圆角,反R刀倒圆角等；直壁精加工也可以使用整体端铣刀的侧刃一次精加工到尺寸。
3.4.3
对于需要装夹较长的刀具进行粗加工时,应分段采用不同的切削用量,装夹不同长度的同一刀具进行加工，就能显著提高加工效率。例如长度160mm直径32mm的刀具，可以分别装夹70mm、120mm、160mm三次进行加工。

作者: shcnc 时间: 2009-1-30 19:38
"四分法"加工其实很有用滴

作者: shcnc 时间: 2009-1-30 19:41
"先底后侧"也是一条很有用的策略

作者: 我们为何而来 时间: 2009-1-30 20:06
学习中,谢谢楼主!

作者: 我们为何而来 时间: 2009-1-30 20:08
数控编程的工艺规划一般采用粗加工、清角加工、半精加工、精加工四道工序。

哈哈,也不完是,还好只说一般!

作者: cimitcam 时间: 2009-1-31 13:48
就平行加工技巧来说,四分法仅是CIMATRON在平行加工上能力不足,而被迫为之.
PM功能完善不用这么麻烦,自动识别当前角度的盲区,随后补刀代替.

[ 本帖最后由 cimitcam 于 2009-1-31 15:52 编辑 ]

作者: SK025 时间: 2009-1-31 14:27
LZ 绝对是高手

作者: shcnc 时间: 2010-5-7 10:41
自己顶一顶老帖

作者: hsss 时间: 2010-5-12 02:17
好文章呀, 又学了一招!

作者: vip 时间: 2010-5-12 09:34
不错不错。

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