前言:
1概述
現代的數控銑設備為精密復雜零件的加工提供了基本條件,但要讓數控銑床發揮出它的優勢,達到預期的加工效果,提高產品質量及加工效率,除正確合理的加工工藝之外,還跟高質量的數控編程有關,否則,機床的精度再高也無法保證產品要求的精度及生產效率的提高,無法提高產品的市場競爭力。
數控加工程序又稱為NC程序,不僅包括零件的工藝過程,而且還包括加工方法、走刀路徑、切削用量、下刀方式等工藝信息。對于簡單的模具零件,通常采用手工編程的方法,對于復雜的模具零件,往往需要借助于CAM軟件編制加工程序,如MastercanuUG、Cimatixm等等。無論是手工編程或計算機輔助編程,在編制加工程序時,選擇合理的工藝參數及走刀方式,是編制高質量NC程序的前提。否則,將導致生產效率的降低,成本上升,零件不合格,甚至報廢。
2數控加工實例及出現的問題
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本人長時間在學校從事數控加工的實訓指導工作,其中有一實訓任務是對充電器凸模曲面(見圖I)在法蘭克FANUC Oi-Mate數控銑床上,用Mastercam軟件進行編程和加工,要求在三個小時內完成,并達到零件規定要求。檢查中發現主要存在以下幾個加工上的問題:一是粗加工方法選用不恰當,加工耗時;二是在粗加工中機床振動,異響,刀具磨損快;三是粗加工后零件各處的留余量不均勻,造成精加工時加工不穩定;四是加工完成后零件兩邊陡面有較明顯的長條刀痕,影響外觀。
3解決方案
圖1的充電器凸模曲面結構在實際的模具加工中經常會遇到,因此必須要掌握這種零件的實用加工方法和技巧。下面以應用最廣泛的Mastercam軟件為工具,來詳細說明數控銑加工工藝及編程的方法和技巧。
3.1零件工藝分析
3.1.1零件概述
在模具加工中,實體或曲面模型文件一般由設計人員給出,交給下面的編程人員。充電器凸模四周凸,中間凹,經用CAM軟件分析,有分型面,有成形曲面、圓角曲面、陡峭面,還有型芯曲面與分型面之間的交線等等。里面型腔最小的圓角半徑為R2,分型面深度為19.178mm,要求表面粗糙度達到毛坯材料為鋁合金,六面已光整,尺寸為120minx80mmx30mm。
3.1.2加工難點
由零件的結構圖可以看出,充電器凸模曲面內有一型腔,曲面連接處為R2圓角,決定了我們最后進行光刀時只能用不大于R2的球刀。型腔上寬下窄,用較大刀具進行一次開粗后在較深處必然會有較多的殘料,決定了我們還要進行二次開粗,否則會造成后面光刀的吃力,質量不易控制。還有模型曲面既有淺面又有陡面,常規加工方法易造成兩邊陡面留下長條的刀痕。所以零件的加工難點是怎樣又快又好地進行開粗,既要保證加工效率又要保護刀具壽命,以及怎樣兼顧淺曲面和陡斜面的精加工,保證表面質量。
3.2解決方案
3.2.1粗加工工藝及編程技巧
問題的出現主要在粗加工階段,常規方法采用外形輪廓及挖槽加工的方法進行開粗(見圖2),由于空刀較多造成較耗時,并且留余量極不均勻(見圖3),造成后面光刀的困難和不穩定。還有如果在深加工時刀具直接下刀會造成機床的振動和異響,所以造成刀具的較快磨損。
根據零件的結構,決定采用曲面加工中的挖槽粗加工方法進行開粗。為提高加工效率,采用直徑為D16R0.8的圓鼻刀對毛坯進行挖槽開粗,考慮到刀具的切削負荷,每刀切削間距取10mm:采用分層切削,每層切削深度為1.5mm,設置主軸轉速為1500r/min,進給速度為lOOOmm/min,留余量為0.4mm。由于挖槽時刀具直接在毛坯內下刀,應采用螺旋式下刀或斜線式下刀,避免直接踩刀(即垂直落刀)。在進行工藝參數的選擇和輸入時要特別注意以下幾點:
(1) 挖槽粗加工特別要注意切削深度的確定!切削深度用于控制加工深度方向的加工區域,有最高點坐標和最低點坐標(最低點坐標通常取分型面的Z坐標值),通常用絕對坐標值,不用相對坐標值,否則易造成過切。為避免第1層走空刀,最高點坐標常用負值,如-0.2~-0.3mm,不少人沒留意這一點,認為最高點就是工件的頂面坐標Z0,但經后處理出現的NC程序會包含很多行空刀程序段,浪費了時間,降低了效率。本例的切削深度用絕對坐標,最高點坐標和最低點坐標分別是Z-0.3和Z-19.178。
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