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| 詳細(xì)了解精密模具粗加工和精加工技術(shù) |
| 日期：2015/1/5人氣：3268 |
大家都知道，高速加工(HSM)對刀具夾持系統(tǒng)，刀具質(zhì)量，被加工零件材料，機(jī)床性能，，及CAM軟件的要求都非常高，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要優(yōu)良品質(zhì)才能完成加工。其中CAM軟件對其影響最大。HSM對CAM軟件提出了極高的要求：全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查，豐富的符合高速加工要求的加工策略，具有高計(jì)算編程速度，強(qiáng)大的智能化操作。而UG在上述要求的都有詳細(xì)的詮釋，加工軟件更新?lián)Q代之快，而Unigraphics CAM卻始終能站在業(yè)界的頂端。
在以往的實(shí)際加工中，經(jīng)常因經(jīng)驗(yàn)不足及傳統(tǒng)的工藝概念所限，一直無法達(dá)到所需要的高質(zhì)量要求。為了在激烈的行業(yè)競爭中保持領(lǐng)先地位，需要我們在加工效率及質(zhì)量上有一個(gè)新的提高，進(jìn)行了一系列的高速加工運(yùn)用，并取得了一些成果。 精密模具加工的最后一道精加工工序傳統(tǒng)的工藝一直是EDM，它的優(yōu)勢在于，加工前對電極的檢測可較好控制被加工零件的尺寸精度，加工過程中不存在硬性的干涉，熱分布小，表面光潔度逼普通CNC機(jī)床的加工質(zhì)量等要好。但是也有一些缺點(diǎn)，給精密模具尤其是外觀極為重要的塑膠模生產(chǎn)帶來困難。其一，模具的成型需經(jīng)過兩道拋光工序，已很難保證外觀塑膠件所需的棱角分明等要求。其二，粗精電極的加工及檢測將花費(fèi)較長的時(shí)間。在現(xiàn)代模具加工中，直接用高速CNC機(jī)床銑出高質(zhì)量的光潔表面，盡量使用直徑細(xì)小刀具作深腔或清角高速加工,減少電火花加工,高速低負(fù)荷下切削，比低速高負(fù)荷切削更快切除材料，減少熱變形，提高模具生產(chǎn)效率，已是大勢所趨，可稱之為機(jī)械加工行業(yè)的一次革命。 高速加工的粗加工所采取的策略是：高進(jìn)給率、高切削速度、和小切削量。UG能盡可能地保持刀具負(fù)荷的穩(wěn)定，減少任何切削方向的突然變化，保持最大和穩(wěn)定的切削速度。我們需要使用了淬火至50-55HRC的淬硬材料，傳統(tǒng)加工方式先開粗再淬火，然后再進(jìn)行精加工，工序較長。現(xiàn)在有高速機(jī)床、鈦涂層合金刀具與UG CAM的保證，可減少之前很多不必要的環(huán)節(jié)。
1.刀具運(yùn)動控制： UG在刀具運(yùn)動控制中有極豐富的策略，可以控制到機(jī)床的每一個(gè)動作。起刀和退刀的圓弧或斜線下刀，層與層之間刀具的多種連接方式，在程式中選用可以避免直線下刀造成刀具刃口損傷甚至斷裂，減少頻繁的切入切出所造成的沖擊。在拐角走刀處，加上等圓角半徑 連接，光滑切削，大大提高實(shí)際的進(jìn)給速率，避免不連續(xù)和突然加速度變化。UG豐富切入切出及連接方式極大限度的滿足了高速加工的要求 另外，UGCAM中還具有獨(dú)特的區(qū)域過濾功能，對于沒有中心切削力的牛鼻刀，UG可以使用該功能過濾掉一些加工盲區(qū)的路徑，并且提出警告，避免斷刀事故發(fā)生。雖然UG CAD利用強(qiáng)大的后參數(shù)化工具能將不需進(jìn)行銑削加工的模型特征修改或簡化，但無疑這一過濾選項(xiàng)帶來效率的提高和加工的安全性。 刀路中過多的空程移動也是HSM的一大忌諱，UG能在粗加工中選擇跟隨周邊的偏置路徑可減少許多不必要的跳刀，通常比跟隨工件和平行加工路徑為佳，大大節(jié)省了開粗時(shí)間，刀具保持了恒定的切削力也延長了使用壽命。
2.二次開粗是半精加工前必須的，并且需要選擇比粗加工更小的刀具，從UG NX開始引入了參考刀具功能，能智能快速識別上把刀具所殘留的未切削部分而留下的臺階，設(shè)置成本次切削的毛坯，并能根據(jù)設(shè)置自動清除殘留余量，而進(jìn)行層層加工從而使余量得到保持均勻，為下道工序做好準(zhǔn)備。需注意重疊區(qū)域選項(xiàng)要根據(jù)兩把刀直徑的比例設(shè)置合適的數(shù)值，以免在實(shí)心處下刀。
3.高速銑削時(shí)，需要避免在銑削時(shí)刀完全嵌入而切削受阻乃至斷刀。UG粗加工中針對這樣的要求，提出了一個(gè)獨(dú)特加工功能：擺線加工，擺線加工是利用刀具沿一滾動的圓的運(yùn)動來逐次、逐層對零件表面進(jìn)行高速、高效、小切量的非常流暢的切削。結(jié)合UG高效的過程毛坯的識別，粗加工的效率得到最大限度的提高。
很高的光滑、精度的零件表面質(zhì)量是精加工的基本要求，輕松實(shí)現(xiàn)精細(xì)區(qū)域的加工。在半精加工時(shí)公差可適當(dāng)調(diào)大，節(jié)省計(jì)算時(shí)間。依我們的經(jīng)驗(yàn)，所選用的刀具最好小于精加工使用的刀具，或提前清根，避免精加工時(shí)刀具在拐角處的碰撞。在有把握的情況下，可將切削余量留少一些，以利于延長精加工刀具的壽命。
1.我們在半精加工時(shí)習(xí)慣使用fixed-contour中的area-milling方式，其中的on part功能尤其合適。它可沿著曲面上保持非常一致的切削行距，完整的將所有面粗加工時(shí)帶來的刀痕做一次徹底清除，保證精加工負(fù)荷的穩(wěn)定性。
2.在實(shí)際加工過程中發(fā)現(xiàn)，以往使用固定軸銑時(shí)，如選擇了UG默認(rèn)的圓弧插補(bǔ)方式，輸出的PTP文件容量會較大，尤其是選擇45度精加工。在預(yù)讀能力稍差的機(jī)床上，如果使用較高的進(jìn)給速度，工件表面會產(chǎn)生深淺不一的吃刀現(xiàn)象，使表面光潔度大為下降。在反復(fù)的實(shí)驗(yàn)中我們找出了一種合適的解決方法，選用了UG提供的另一種圓弧插補(bǔ)方式,這種方式處理完后的ptp文件大為減小，使得機(jī)床的預(yù)讀負(fù)荷減輕，能夠輕松的在較高的進(jìn)給速度下保持非常高的光潔度和表面質(zhì)量。
3.在傳統(tǒng)的加工中，基本上都是用直線和圓弧組合進(jìn)行對幾何模型的逼近，對于復(fù)雜的高級曲面及曲線，這種插補(bǔ)將使數(shù)據(jù)大大增加，增加了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間和困難，而且加工精度和表面質(zhì)量都往往很難滿足要求，對高速加工更會產(chǎn)生不良效果。在輸出加工數(shù)據(jù)時(shí)，UG不僅支持標(biāo)準(zhǔn)的直線和圓弧插補(bǔ)，而且具有NURBS插補(bǔ)功能。UG樣條軌跡生成器模塊允許在UG軟件中直接生成基于Nurbs非均勻有理B樣條的刀具軌跡數(shù)據(jù)，從而允許用一系列曲線運(yùn)動而不是大量的短的直線運(yùn)動來進(jìn)行精加工，使得生成的軌跡擁有更高的精度和光潔度，而加工程序量比標(biāo)準(zhǔn)格式減少35%～55%，實(shí)際加工時(shí)間則因?yàn)楸苊饬藱C(jī)床控制器的等待，由于每一段NURBS 運(yùn)動更長，速度調(diào)整更少，機(jī)床控制器能向前看得更遠(yuǎn)，加工時(shí)間大幅度縮短。
4.在加工中，由于所選刀具直徑或圓角較大，使得零件中夾角部分留量過大，這樣就需要再用一把較小的刀具對這些區(qū)域進(jìn)行特定的加工，用小直徑的刀具將臺階根部或小R角處做到位，一般情況下這些區(qū)域正好就是型腔中的根區(qū)和拐角。UG CAM中的流線加工功能就是專門為以上情況提供的解決方案，能自動找出待加工零件上滿足“雙相切條件”的區(qū)域，并可以靈活的采用將刀路分離、刪除與融合等各種辦法進(jìn)行刀路計(jì)算處理，并自動生成一次或多次走刀的清根程序。
三.CAD對高速加工的影響
CAD對高速加工的質(zhì)量和穩(wěn)定性的影響毫無疑問是最大的，而UG是一個(gè)CAD\CAM一體化的軟件，有著單一的數(shù)據(jù)來源，并且具有關(guān)聯(lián)性，這就從根本上杜絕了交換據(jù)數(shù)對精度的影響。通常由一個(gè)CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然后轉(zhuǎn)換至另一個(gè)CAD系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)和加工準(zhǔn)備。每次進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，都需要將幾何形體由一種格式轉(zhuǎn)換至另一種格式，這往往是以精度降低為代價(jià)的。有的CAM軟件還必須將實(shí)體轉(zhuǎn)換成曲面，帶來了甚至是面的破損和丟失。精確性和完整性的折衷，這是我們所不期望看到的。 UG有著統(tǒng)一的解決方案，有著單一的用戶界面，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，緊密的集成使模型具有互操作性，關(guān)聯(lián)性，使設(shè)計(jì)改變得到快速反應(yīng)，能處理復(fù)雜模型，直接加工掃描數(shù)據(jù)，支持并行工程。因此能大大提升了生產(chǎn)效率。 |
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