MasterCAM、Cimatron和UG,都是目前被广泛运用的加工中心编程软件,如果同时用他们对同一个零件进行加工设计,会有什么区别?我们先做个小测试,看看大家觉得那个软件效果更好:
1、零件分析
以两个简单的零件(一个方形与一个圆形)为例,简单结构图如图1所示。
图1 零件的简单结构图
•该零件是凸模,毛坯外形尺寸是280×150mm,材料是国产738钢。 •该零件两个凸模之间最小的间距是20mm,能过直径16R0.8mm的刀,但不能过直径30R5mm的刀。 •每个烟灰缸的顶部各有四个半圆形的小槽,直径为直径8mm,零件顶部圆角为R2mm。 •零件的加工区域比较大,开粗时适合用比较大的刀具如选用直径30R5mm 的圆鼻刀。 •该零件是模具的型芯,对高度的要求比较高,零件不能高也不能低,因此用零件的底部为基准面比较合适,零件的中心采用四边分中的形式。
2、用Mastercam进行编程
(1)开粗。Mastercam 粗 加 工 选 用 的 命 令 顺 序 如 下 : Toolpaths→Surface→Rough→Pocket→All→Surface。选用直径30R5mm 的圆鼻刀进行开粗,程式的参数设置不在这里详述,刀路的模拟显示如图2所示。开粗刀路仿真模拟的情况如图3所示。
图2 开粗刀路显示
图3 开粗刀路仿真模拟
(2)半精加工。粗加工后,零件表面还留有很多余量,且各部分的余量极不均匀,需半精加工之后才能进行精加工,确保各部分余量均匀,一般来讲,半精加工的刀具要比粗加工刀具直径的一半大一些,这样,加工两个型芯之间留下的余量时不会发生踩刀现象,现在用直径16R0.8mm的刀具用等高线方式进行半精加工,命令选 择 如 下 :Toolpaths→Surface→Finish→Contour→All→Surface。刀路的模拟显示如图4所示。
图4 半精加工等高线刀路显示
从刀路模拟图上可以看出来,刀路在加工零件的拐角处时是尖角,没有倒圆角。刀具在加工这类拐角处时,因为突然变向等原因,导致机床的震动很大,刀粒很容易崩角。而且机床在加工到这位置时,会出现短暂停止运动的现象,致使刀粒在零件表面空刮,也很容易伤刀。半精加工之后,零件上的上部还有 8 个小缺口没有加工,现在需要加工型芯上的8个小缺口后才能精加工,在这里,采用直纹曲面加工的方式来加工这 8个小缺口。首先要先做出这 8 个缺口的直纹曲面线架构图形,线架构的线条通过小缺口的中心,如图 5所示。
图5 直纹曲面刀路线架构图
参数设定后,生成一条直纹曲面的刀路,另外3个缺口的刀路可以通过刀路旋转的方式计算出来,刀路模拟显示如图6所示。
图6 直纹刀路
Mastercam 做外形铣削时,如果要双向加工,就必须用等直纹曲面的方式才能实现,这点不如Cimatron。 (3)精加工。刀路半精加工之后,现在可以精加工,这个零件的顶部是带R的不规则曲面,适合用球头刀进行精加工,与分型面相交的斜面部分是死角,不适合用球头刀,适合用平底刀精加工。顶部精加工的刀具路径的方法很多,为了更好的对比 Mastercam 与 Cimatron 曲面加工能力,现在用直径6R3mm 的球头刀,采用平行加工的方式来精加工,Mastercam 命 令 选 择 如 下 : Toolpaths→Surface→Finish→Parallel→All→Surface。在设置加工的高度参 数 时 ,将 刀 路 的 加 工 范 围 直 接 输 入 :最 高 点55mm,最低点 45mm,生成的刀路模拟显示如图 7所示。
图7 平行刀路模拟显示
从模拟显示上可看出,Mastercam 平行刀路可以通过高度控制的方式来控制加工范围,只加工符合高度要求的区域,但有很多的提刀,这是Mastercam的不足之处。 零件左手边的圆形状型芯用直径16R0.8mm 的刀用2D 扫描加工,右手边的方形状型芯部分用曲面等高线进行加工,通过对左右两个型芯不同刀路的分析,我们可以判断,用2D扫描刀路,各部分的光洁度非常均匀,对底部曲率变化较大的 R 处的光洁度也很均匀,如图8所示。
图8 2D扫描刀路
(4)清角。精加工之后,零件有些拐角位还留有余量,需要清角,但 Master CAM 的清角功能比较差,只能用较小的刀用等高线方式进行清角。而且清角时底部 R 处的刀路不均匀,粗糙度值比较大。如图9所示。
图9 MasterCAM的清角
从路径模拟图上可以看出,用等高线清角,在曲面斜率变化比较大的位置(比如R位),刀距变化也较大,加工出来的零件粗糙度也较大。
3、用Cimatron进行编程 4、用UG进行加工中心编程总结:3项软件横评
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