中望3D之CAM加工全体验

Abby001

中望3D是一款CAD/CAM一体化的高端三维设计软件，拥有非常强大的CAM功能，能支持2-5轴联动加工，同时也是国内唯一一款拥有全球自主知识产权的三维CAD软件。作为一名设计师，一直都非常希望能实地感受一下中望3D的CAM功能。最近终于找到了机会，进行了实际的机床操作。接下来，我就和大家分享一下中望3D之CAM加工的体验和心得。
首先我想和大家分享一下中望3D这款软件的一些特点。与其他的软件的CAM模块相比，中望3D有一些非常显著的优点：
1)进给速度控制比较好，
同一刀路有变速控制（如下图），在默认情况下是采用倾斜角进刀方式，保护了工件表面质量。

面向业内熟练者，提供非常多的速度控制，可以让高手把加工速度更上一层楼。其默认参数合理，足以让初学者应付常见问题的解决。如果能根据材质和刀具自动给出其默认参数，个人认为会更加震撼。
2)Z轴转角半径控制。
在进刀时在Z轴以圆弧方式切入工件，该功能独特（别的软件没有）。
3)快速切削功能：
省略了很多参数的设置，默认参数的提供减轻了设置时的繁琐。过多的参数控制有时会让不熟悉软件的使用者茫然，无从下手。
4)加工方式比较齐全。
接下来我想谈谈在实际操作过程中的一些加工技巧。
从产品设计到加工制造，是一项繁琐而精细的事务。在整个流程中，我们需要理解各步骤的关键地方和要诀，避免出现安全事故，以下列举一些原则和方法。
开粗的意义：在机床载荷承受范围内，在加工绝大部分的情况下，尽可能的采用大的刀具，尽可能大的进给，尽可能快的进刀量，达到快速高效的去掉切削胚料，为后面的半精和精加工创造有力的条件。
选刀的原则：根据产品的二维角与三维弧的曲率半径来选择，稍微小一点。
钻孔的方法：一般在钻孔前，都要用中心钻钻一个小孔，再钻孔。在工厂一般采用螺旋下刀的方式，省略了这一步。
加工步骤：一般分三步进行：开粗（多次开粗），半精加工，精加工。对于同一刀工序来说，均可用在这三个方式中，主要区别在于加工余量，进给量，主轴转速的不同。
安装刀具与夹具要点：选择刀具时，通过加工零件高度来判断选择何种刀柄长度，避免刀刃过短加工不到底部。安装时注意刀刃露出长度在100mm内，过长会导致加工时刀具震动，影响加工质量。同时露出的刀刃要大于零件最大加工深度。一般情况刀套和刀柄接触至少100mm,避免装不紧而飞刀。安装夹具时，分步夹紧：开始半圈，然后适度敲击工件中部（必要时使用塑胶锤），然后再夹紧再敲。
对刀注意事项：尽量使用手轮方式，在刀尖接近工件时，避免使用摇柄控制，而是一格一格的转动手轮。
1)对工件加工不到的部位处理
a)由于刀具旋转，不管是球头刀还是平底刀，不管刀的半径多小，红色区域总有地方加工不到。一般采用线切割或者局部使用铜公或者石墨电极放电解决。线切割一般用于加工通孔，在工件上钻一小孔，让钼丝通过，利用放电效应来回切割，具有加工成本低，精度高的特点。石墨和铜公放电一般加工盲孔，三面相交的尖角内凹部位。（如图二）

b)对于某些采用别的工序加工的特征，可以采用在零件中先删除特征的办法，比如异型孔特征一般使用线切割加工方式，在进行铣加工时，为了避免干扰和加快运算效率，先把异型孔删除，然后局部加工。（如图三）
2)加工质量的影响因素
评价一个CAM软件的好坏，其中一个关键的指标是：是否拥有方便而强大的局部粗加工和局部精加工功能。 前者注重效率的提升，快速去掉残余胚料。后者注重加工质量的打磨，达到局部精细的效果。两者的配合，使得CAM的加工方案沿着效率和质量两条主线趋近完美。
a)顺铣与逆铣
顺铣的功率消耗要比逆铣时小，在同等切削条件下，顺铣功率消耗要低5%～15%，同时顺铣也更加有利于排屑质量比较高。。一般应尽量采用顺铣法加工，以提高被加工零件表面的光洁度（降低粗糙度），保证尺寸精度。但是在切削面上有硬质层、积渣、工件表面凹凸不平较显著时，如加工锻造毛坯，应采用逆铣法。
b)工序的选择方式
在一般零件加工中，多采用平行铣削和等高切削。这2道工序可解决90%零件的加工。平行铣削多用于加工平缓区。等高切削用于加工陡峭区域。注意两者的精加工刀路最好有一部分重叠，如采用角度控制最好有角度重叠部分，使用高度控制也有部分重叠。

c)加工余量的选择
实训中粗加工中一般留 0.5mm 半精加工预留0.1－0.15mm。具体数据由加工材质，刀具，主轴转速和进给量决定。
d)刀具的选择
精加工时尽量选择球头刀进行曲面加工，平底刀进行底面加工。开粗时采用大刀，精加工采用小刀。一般的工厂都有一份刀具参数表，列举了刀具半径，进给速度，主轴转速等常见的经验参数。
e)尖角保护和进刀退刀方式
在加工尖角特征时，常采用尖角保护的走刀方式，常见的有D形走刀，圆弧走刀。进刀和退刀采用曲面或轮廓线相切，可以避免在工件表面留下刻痕。这种方式已为大多数软件采用。
f)局部精加工
局部精加工主要体现在可以方便的指定加工区域，无需太多和复杂的辅助线，即可精确加工定位。加工方式的智能参数提示也会减少使用者的困惑，比如切削角度的智能计算。
3)加工效率的影响因素
a)空行程中，刀具运行速度的优化
在刀具未切削的刀路均为无效刀路，这一块是提高加工效率的关键，如短连接设置一般为300－1000，可以有效减少提刀动作。提刀，落刀，退刀，进刀等各关键点的速度设置也是围绕效率和质量的综合平衡。安全距离设置过大，也会导致提刀和进刀的无效行程加大，时间损失。在中望3D中的默认参数过大。建议修改为如下设置：

b)进给速度和转速的优化
进给速度是每次切削量的关键参数，一般有恒定切削量，切削线速度等指标。这一参数的优化是为了使刀具受力均匀，因为横向剪切力的剧烈变化，会在加工工件的表面留下刻痕，并影响刀具使用寿命。
c)局部粗加工
局部粗加工，相当于定点去屑，可以高效的去掉局部的残余量。在实际的加工中，常出现二次开粗，三次开粗，甚至5次开粗，就是为了给后续的半精加工减少任务量。自动判断哪里可以切削，哪里存在较大切削量是软件的一个改进方向。
4)无效刀路的剔除
在利用球刀加工曲面，特别是比较陡峭的侧面时，采用等高切削会发生一段空行程的刀轨，刀轨计算时，是从工件的顶面开始，但真实加工时，当刀具刚开始仅仅微量切削，而且之后的刀路会重复加工，只有下降到R深度时，刀具的侧边才完全会和工件接触。所以R距离以上的这段刀轨实际上利用效率不高，重复度大，是一段无效的刀路。
在编程时，需要在参数设置中使用Z方向的顶点和底面点控制来进行高度控制计算范围。
以上都是一些理论方面的技巧。如果有机会的话，不妨在机床上实际操作一下： 把零件模型导入中望3D，然后自己选择加工工艺流程，根据刀具不同，生成不同的NC文件。最后将NC文件传输到机床上直接加工出来。以下是我和同事完成的一些作品，大家看看吧！

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