一种高效而优化的CAM加工方法—导动加工

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一种高效而优化的CAM加工方法—导动加工
  
北京航空航天大学  杨伟群  鲁君尚
  
在新版的CAXA制造工程师XP的加工轨迹功能中，新增了一项“导动加工”选项，利用这一功能可以将以前需要3轴加工的曲面变成2.5轴加工，并且可以简化造型，明显提高了加工效率，下面以图1所示的某型模具零件为例说明导动加工方法和优点。
   
图1 零件的图样
一、 生成造型与加工轨迹
分析图1所示的零件可以确定零件主要有两部分铣削加工内容，一是其顶部的轮廓（岛和槽的加工），平面轮廓的加工在这里不讨论；二是其四周的曲面部分，分析这一曲面可以发现在水平截面上的曲面轮廓线都是椭圆，为此可以应用导动加工方法。
导动加工是二维加工的扩展，也可以理解为平面轮廓的等截面加工,它是用轮廓线沿导动线平行运动生成轨迹的方法。相当于平行导动曲面的算法，只不过生成的不是曲面而是轨迹。其截面轮廓可以是开放的也可以是封闭的，导动线必须是开放的。该加工轨迹是二轴半轨迹。
如果没有导动加工功能，我们必须先做出如图2所示的零件曲面或实体造型，然后再应用曲面加工轨迹，但导动加工可以明显简化造型，它只需要做出如图3所示的空间线架造型就可以，选择【应用】|【轨迹生成】|【导动加工】菜单命令，填写导动加工参数表（如图4），根据系统提示先后拾取轮廓线和加工方向、确定轮廓线链搜索方向、拾取截面线和加工方向、确定截面线链搜索方向并按右键结束拾取、拾取箭头方向以确定加工内侧或外侧。系统立即生成如图4所示的刀具轨迹结果。下面通过对比讨论一下导动加工的优点。
   
图2 零件的造型结果
   
图3 导动加工造型
  
图4 生成导动加工轨迹
二、 结果的对比
在所用刀具、主轴转速、切削用量等加工参数均完全一致的情况下，我们用参数线加工、等高线加工和导动加工作了对比，结果发现用参数线加工的效率和质量明显不如导动加工，而等高线加工的加工效率略低于导动加工。
图5和图6分别是等高加工和导动加工XOZ平面上的视图和轨迹明细，虽然层降高度和截距都相等，但等高加工的抬刀占用时间较多，而导动加工实际上是属于2轴加工方式。
  
  
   
图5 等高加工结果
   
   
   
图6 导动加工结果
三、 结论
导动加工的优点可以总结如下：
1．做造型时，只作平面轮廓线和截面线，不用作曲面或实体造型，简化了造型。
2．和参数线加工和等高加工相比，生成轨迹的速度非常快。
3．能够自动消除加工的刀具干涉现象，因为它的每一层轨迹都是按二维平面轮廓加工来处理的。
4．在拐角处充分利用了机床的圆弧插补功能，而且刀具轨迹沿截面线按等弧长分布，加工效果最好。
5．截面线可由多段曲线组合，可以分段来加工。
6．导动加工和等高精加工比，由于其代码为二维代码，它具有精度高、代码量小、计算速度快等优。但是导动加工不能取代等高加工，因为导动加工无法对多凹槽、多凸台的造型进行加工，它的加工范围还是有限的。

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