型腔零件的数控加工

2024-08-18

型腔零件的数控加工（精选七篇）

型腔零件的数控加工篇1

系相項杆图1典型运动机构装配图件一般以平面定位。4) 加工阶段划分。加工阶段的划分依据:基准先行;粗、精分开、先粗后精、多次加工。型腔类零件各表面先后加工顺序, 在很大程度上与定位基准的选择有关。各阶段开始先加工定位基准面为后面的工序准备好定位基准。5) 确定装夹方案。采用机用虎钳装夹的方法, 底部用垫块垫起。6) 确定加工顺序及走刀路线。外部环形轮廓用0 2 0 m m立铣刀或键槽刀直接下刀, 一次加1:成形, 不再精铣。内部型腔分粗、精加工进行。首先加工型腔中心圆腔, 然后粗加工旋转内腔。内腔精加工采用坐标系旋转指令或C A M自动编程加工, 采用逆铣削。7) 刀具及切削参数选择。根据零件的结构特点, 铣削零件屮心圆形腔体内轮廓, 铣刀直径收圆角限制, 同时考虑4 5钢属于一般材料, 加|工性能较好, 取为1.三件S配后.M f l轮&6可灵0 1〇_, 粗加工和精|凸轮姑;加工均选用少1 () m m高2.椭a凸轮场转动对.可使梗軒上下往速钢立每t刀, 其次, 由复运动.竹技为5 t O.UB;于立铣刀不能在^向直3.三件8 5:后料总厚度为接下刀, 所以中心钻削3〇±〇'1#1'一个立铣刀加工前的预孔, 刀具及切削参数的选择根据加工实际査阅资料确定。8) 填写工艺文件 (表1所示) 。图3实体造型图1.2编写加工程序000020 0 0 0 2N 1 0 G 9 0 G 5 4 G 0 0 Z 100N 1 2 S 2 0 0 0 M 0 3N 1 4 X-4 5.Y-5 4.9 Z 1 0 0N 1 6 Z 1 0.1N 1 8 G 0 1 Z 0.1 F 1 0 0N 2 0 X 4 5.F 5 0 0N 2 2 G 0 3 X 5 4.9 Y-4 5.I-0 J 9.9N 2 4 G 0 1 Y-4 4.9N 2 6 X-5 4.9

N 28Y-34.9N 30X 54.9N 32Y-24.9N 34X-54.9N 36Y-14.9N 38X 54.9N 40Y-4.9N 42X-54.9N 44Y 5.1N 46X 54.9N 48Y 15.1N 50X-54.9N 52Y 25.1N 54X 541.3运用F A N U C数控系统对零件进行加工将程序输入数控系统, 仿真模拟正确后操作机床加工成型, 如图4所示。图4零件加工实物图2结语通过本文型腔类零件的工艺设计、编程与加工的探讨, 了解型腔类零件的结构特点、依据其具体结构进行工艺分析设计, 并运用F A N U C数控系统进行了型腔类零件的编程和加工。该运动机构中的型腔类零件进行了实际的加工, 工艺分析合理, 加工编程实用, 符合生产实际。

摘要：对典型型腔类零件进行了结构特点分析, 运用相关铣削加工工艺理论进行了零件工艺设计, 并应用CAXA软件实现零件的程序自动编写与数控仿真加工。给相关零件工艺设计、编程和加工提供了一定的参考价值。

关键词：型腔类零件,工艺设计,CAM编程加工

参考文献

[1]李海霞, 邓爱国.数控工艺员考试指南[M].北京:清华大学出版社, 2012.

[2]霍苏萍, 刘岩.数控铣削加工工艺编程与操作[M].北京:人民邮电出版社, 2009.

[3]郑淑华, 张风辰.数控铣削编程与操作训练[M].北京:高等教育出版社, 2007.

[4]胡祥云.数控铣削工艺设计编程与操作[M].北京:电子工业出版社, 2011.

型腔零件的数控加工篇2

究

以安装体典型仪表壳体类零件为例，研究其数控加工工艺，提出数控加工过程中的加工工艺路线的确定原则、选择要点及数控加工工艺设计的方法，以保证加工质量，提高生产率。

仪表壳体类零件，大都是整块仪表装配的支撑骨架，对整块仪表的使用性能有着重要的影响。它们都具有复杂的外型、内腔，严格的尺寸公差和形状位置公差，壁薄且壁厚不均匀，极易发生变形。随着工厂的发展要求及新产品、新材料的出现，对仪表壳体类零件的要求也越来越高，要提高产品质量，缩短生产周期，必须采用数控设备进行综合加工，并确定优化的数控加工工艺方案。本文以上安装体零件为例，分析并讨论了数控加工工艺规程设计中遇到的问题，为更多从事仪表壳体类零件加工领域的工作人员提供一定的帮助，以提高产品质量，提高数控机床的生产率。1 零件结构分析

上安装体材料为LYl2CZ，属单件小批量生产，毛坯采用型材，以降低其成本提高生产效率，节约研制时间。对零件进行结构分析，主要包括以下几个方面：

(1)零件主次表面的区分和主要表面的保证。对底面

孔属于6级精度，粗糙度Ra0．8μm，需要采用粗车、半精车、精车加工才能达到要求。

(2)重要技术条件的分析。孔

有同轴度φ0．02的要求，关系到装配位置，其精度直接影响到组件的安装及仪表的使用性能。

(3)零件图上表面位置尺寸的标注。上安装体的长度尺寸都以φ73的右端面为基准，所以在工艺规程的编制中工序长度尺寸尽量与其保持一致。

(4)零件技术要求的分析。零件技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。图1所示为上安装体零件的三维造型图。

图1 三维造型图

工艺规程制定

零件的数控加工工艺流程通常为：零件图→分析图样确定加工工艺过程→编写工艺规程→确定NC加工工序→数值计算→编写程序单→机械CAD→机械CAM→程序校验→制备控制介质→首件试切→调整程序及机床→成批加工→成品。

2．1工艺路线的制定

划分工序与加工路线的确定直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量作到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。安排工艺路线时除通常的工艺要求外，本例重点考虑以下因素：

(1)保证加工质量，划分加工阶段

工件在粗加工时，切除的金属层较厚，切削力和夹紧力都比较大，切削温度也比较高，将会引起较大的变形。按加工阶段加工，粗加工造成的加工误差可以通过半精加工和精加工来纠正，从而保证零件的加工质量。同时合理使用设备，既能提高生产率，又能延长精密设备的使用寿命。

(2)合理安排热处理及表面处理工序

热处理可提高材料的机械性能，改善金属的加工性能及消除内应力。鞍支架的热处理工序安排在粗车和铣削加工去除余量以后进行高温时效、低温时效，主要目的是消除材料加工后产生的内应力。为了提高零件的抗蚀能力、耐磨性、抗高温能力和导电率等，一般都采用表面处理的方法，表面处理一般安排在过程的最后进行。对于精度要求高的表面，表面处理后会影响其尺寸精度，一般表面处理后进行精加工工序，以保证尺寸精度和表面粗糙度。上安装体的表面处理工序在对(3)数控加工工艺与普通工序的衔接

进行精加工工序之前。

数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。

综合以上原则，鞍支架的工艺路线安排如下：

2．2加工误差分析

就制造工艺过程而言，产品质量主要取决于零件的制造质量和装配质量。零件的制造质量一般用几何参数(如形状、尺寸、表面粗糙度)、物理参数(如导电性、导磁性、导热性等)、机械参数(如强度、硬度等)及化学参数(如耐蚀性等)来表示。上安装体加工误差产生的原因主要有：

(1)机床误差的影响影响机床加工精度的主要因素有主轴的回转精度、移动部件的直线运动精度以及成形运动的相对关系。主轴的回转精度通常反映在主轴径向跳动、轴向窜动和角度摆动上，它在很大程度上决定着被加工表面的形状精度。本例采用的铣式加工中心机床是UMC600万能加工中心，它的机床精度目前是国际上机械加工类机床中顶尖级的，其各项技术指标都在0．001mm之内。对于上安装体的加工精度影响较小。

(2)夹具定位误差分析

上安装体的加工用夹具采用1个大平面和1个定位销(菱形销)及1个圆柱销定位。1个圆柱销限制x和y的移动及1个大平面限制z的转动和移动，定位销(菱形销)限制了x和y的转动，满足了六点定位原理。经定位误差分析计算，能满足零件加工精度要求。夹具简图如图2所示。

2．3规划加工刀具路径

规划上安装体几何图形外形加工刀具路径包括加工坯料、对刀点的确定、加工几何图形的选择、加工刀具的选择及刀具参数的设置等内容。2．3．1加工坯料及对刀点的确定

在规划上安装体几何图形外形加工刀具路径前，先利用Mastercam系统提供的边界框命令确定加工几何图形所需要的坯料尺寸，并将图形中心移到系统坐标原点，便于加工时以图形中心对刀。在加工时，工件在机床加工尺寸范围内的安装位置是任意的，要正确执行加工程序，必须确定工件在机床坐标系中的确切位置。对刀点是工件在机床上定位装夹后，设置在工件坐标系中，用于确定工件坐标系与机床坐标系空间位置的参考点。在工艺设计和程序编制时，应以操作简单、对刀误差小为原则，合理设置对刀点。

2．3．2规划加工刀具路径

规划上安装体几何图形加工刀具路径主要包括刀具的选择、刀具参数的设定、加工顺序的选择、加工参数(安全高度、下刀方式、补偿方式、补偿量、切削量等)的设定。

铣刀类型应与工件的表面形状和尺寸相适应。根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率并获得满意加工质量的前提条件。加工路线的选择主要应考虑：

(1)尽量缩短走刀路线，减少空走刀行程，提高生产率；

(2)保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求；

(3)有利于简化数值计算，减少程序段的数目和编程工作量；

(4)切削用量的具体数值应根据数控机床使用说明书的规定，被加工工件材料、加工工序以及其它工艺要求，并结合实际经验来确定。实体加工模拟

在对上安装体几何图形进行实际加工前，利用Mastercam9．0计算机软件提供的实体加工模拟功能进行电脑实体加工模拟，最大限度的降低能源和材料消耗，提高加工效率。

MasterCAM系统对上安装体几何图形所规划的加工刀具路径及刀具参数设置等资料产生的一个刀具路径文件，MasterCAM系统称其为NCI文件。它是一个AscII文字格式文件，含有生成的NC代码的全部资料，包括一系列刀具路径的坐标值、进给量、主轴转速、冷却液控制指令等，但它无法直接应用于CNC机床，必须先通过后处理程序P0ST转成NC代码后才能被CNC机床所使用。

型腔零件的数控加工篇3

对于截面形状复杂的倒型腔，无法使用宏程序编程，需要借助计算机软件进行辅助编程。Siemens公司的NXCAM是一种成熟的计算机辅助编程软件，可靠性高。随着该软件版本的提高，软件的功能也不断增强，但是由于软件内部算法安全性等问题，使用该软件的三轴加工功能加工倒型腔类的零件仍然存在一定的困难。本文针对该问题进行了多方面的研究，利用软件结合实际经验总结出了两种倒型腔曲面零件的加工方法，解决了复杂曲面倒型腔的三轴数控加工难题。

一、编程思路

对于图1所示的型腔类零件，无论毛坯是锻件还是铸件，都需要先进行粗加工，然后再精加工。

若毛坯是实心的锻件毛坯，则首先需要利用钻头、刀盘等先进行开粗加工，将封闭区域加工成矩形直面或阶梯面作为软件编程的毛坯，再利用软件生成粗精加工程序进行粗精加工。若毛坯是铸件，佘量比较均匀，则可以将零件曲面进行均匀偏置作为软件编程的毛坯，再利用软件生成粗精加工程序进行粗精加工。

但是无论是哪种毛坯，在余量较多时都不能直接沿零件轮廓三轴联动加工，需要沿刀轴方向逐层切削零件轮廓成型。因此，利用软件编制出沿刀轴方向逐层切削的程序是完成此类零件加工的关键。

二、加工刀具

1.刀具选择

适合三轴加工该类曲面零件的刀具有成形铣刀和圆弧三面刃铣刀。成形铣刀可以在普通机床上加工出与零件形状一样的表面，加工效率高，使用方便，但是需要针对零件单独设计，成本较高。圆弧三面刃铣刀可以利用圆弧刀片的侧刃甚至后刃切削，在不转动刀轴矢量的情况下，仍可以加工曲面法向矢量与刀具轴夹角大于90°的曲面，而且圆弧三面刃铣刀是常用标准刀具，可以很方便的通过刀具样本选择型号尺寸合适的圆弧三面刃刀具。因此，在加工此类零件时一般首选圆弧三面刃铣刀。

2.刀具参数确定

以图1所示零件为例，选用圆弧三面刃铣刀在三轴数控机床加工此零件时，具体尺寸参数选用不但要根据零件圆弧大小及进退刀空间确定刀具直径尺寸D、长度尺寸L外，还有一个不可忽视的重要参数a，此参数反映刀具直径与刀柄直径的差值，需根据待加工型腔边界径向深度选择。如图2所示，零件径向最大深度为35mm，即所选刀具a尺寸需大于35mm。若选用一把D160的三面刃刀盘，则所选用刀柄的直径d应小于160-35×2=90mm，考虑适当的安全距离c，选用D80mm刀柄较合理。

3.软件刀具建模

使用NX CAM软件建立此刀具模型时，首先选择刀具子类型为“T型刀”，根据对话框图示尺寸依次输入刀具直径160、颈部直径80、下半径8，上半径8、长度400及刀刃长度16，生成刀具模型如图3所示。此时显示刀具零点在前端面，因此使用此刀具加工对刀时按刀具前刀面对刀。

三、软件编程

1.型腔铣

NX8.5软件型腔铣的功能很强大，它够识别零件几何体，将零件待加工面沿刀轴方向分成若干层，计算出每个切削层上不同的刀轨形状，使用平面的切削刀路一层层移除材料，形成平行零件轮廓的刀轨。

以图l所示零件为例，按照型腔铣操作的一般方法设置几何体、工具等参数，其中刀具选择“D160R8（铣刀-T型刀）”、刀轴选择默认“+Z轴”、切削模式选择“轮廓加工”、切削参数选项卡设置余量为0、切削方向选择“顺铣”、切削顺序选择“层优先”、非切削参数设置“圆弧进退刀”方式等，生成如图4所示刀轨，显然刀具无法达到型腔内部，无法加工出零件轮廓。这是利用NX软件的型腔铣功能生成此类零件刀轨的一个共性问题，也是本文要研究解决的主要问题。

要想利用软件型腔铣的方法加工此类零件，需进一步探索利用软件的特殊功能及其他工艺方法。

（1）修改“容错加工”选项设置。针对上述情况，尝试修改“切削模式”、“切削参数”等选项卡设置，发现“切削参数”选项卡中的“容错加工”选项是能否生成倒型腔刀轨的关键。

一般情况下，切削参数选项默认选择“容错加工”，是一种可靠的算法，能够找到正确的加工区域而不过切部件。此时材料侧仅与刀轴矢量有关，表面刀具位置属性无论用户如何设置，系统都设置为相切。因此，选择此选项时，系统对图1所示的零件材料侧曲面法矢与刀轴方向不同的区域不作处理，若将默认的“容错加工”选项的对勾去掉，则此时出现“底切”的选项，勾选“允许底切”选项，如图5所示，则可以生成如图6所示沿倒型腔的轮廓逐层切削的刀轨，是我们想要的理想刀轨。

显然，采用软件默认的可靠计算方式勾选“容错加工”，在曲面法向矢量与刀具主轴矢量夹角大于90°时无法生成理想刀轨。而不勾选“容错加工”选项时，采用“允许底切”的方式，则可以将所有曲面区域都加工到。但这种方法是软件不支持的一种方式，容易造成过切，因此使用时要特别注意刀轨过切。

（2）变“倒型腔”为“正型腔”。对于图l所示零件，若将零件从中间剖分开，就可以按两个正型腔来规划刀轨，使用程序时，上半部分倒型腔从零件中间处进刀，采用倒拉加工，下半部分曲面为正型腔，采用常规方法加工。下面我们将主要研究零件上半部分曲面的倒拉加工方法。

如图7所示，按照常规型腔铣的方法，不修改切削参数中的容错加工选项，生成上半部分曲面的“正型腔”刀轨。

但实际使用此程序加工时，需要从小开口处进刀加工，要想在小开口端进刀使用图7所示的刀轨，必须采用相同的三面刃刀盘，按后刀面对刀，如图8所示，才能保证加工的正确性。要使实际加工时使用的刀具加工方式为顺铣，在另一侧生成刀轨时则按照逆铣的方式生成刀轨。

使用此方法生成的刀轨不会引起过切，但由于使用时刀轴方向发生转变，而软件无法改变刀轴进行仿真，所以需要特别注意刀轴与小开口处的干涉碰撞问题，使用程序从零件中部开始加工，小开口处仍是毛坯状态，因此为防止刀柄与毛坯碰撞，选用刀柄直径时需要将零件开口处的毛坯余量加到安全距离c中考虑。

2.固定轴曲面轮廓铣

固定轴曲面轮廓铣一般生成三轴联动的刀轨对复杂曲面零件进行半精及精加工。图1所示零件可以考虑采用固定轴曲面轮廓铣生成三轴联动的螺旋形刀轨来进行精加工。

但是固定轴曲面轮廓铣就只能用于零件的精加工吗？当然不是。本文作者针对图1所示的零件，利用固定轴曲面轮廓铣编辑出了沿刀轴分层加工的零件轮廓的刀轨，提出了利用固定轴曲面轮廓铣进行零件粗精加工的方法。

以图1所示零件为例，按照以下步骤设置固定轴轮廓铣参数，生成如图9所示刀轨。

创建一个固定轴曲面轮廓铣的工序一指定几何体一驱动方法选择“流线”选项卡一进入“流线”选项卡设置流线驱动方法一“自动”生成流曲线一指定切削方向为顺铣方向一刀具位置选择“相切”一切削模式选择“单向”一根据零件表面要求设置步距一投影矢量选择“朝向驱动体”一刀具选择“D160R8（铣刀T型刀）”一刀轴选择“+Z轴”一切削参数选项卡设置余量非切削参数设置“圆弧进退刀”方式等。

由于固定轴曲面轮廓铣只能沿刀具径向生成一层刀轨，若零件毛坯佘量较大时，可以在切削参数选项卡中设置加工余量，分多次加工完成。

四、结语

面向模具型腔的高效数控加工探究篇4

关键词：模具型腔,数控加工,机床性能,走刀方式,数控编程

0 引言

数控加工是目前生产加工领域程序相对比较复杂, 操作比较严格, 工艺比较讲究的一门生产技术, 在高转速以及高进给速度下, 能够完成各种粗加工以及精加工的要求。数控加工在机床性能、刀具选择、走刀方式、加工工艺、参数设计以及智能化编程等方面要求非常严格, 并且, 面向模具型腔的数控加工难度大、耗时长, 需要注意的事项比较多。对于面向模具型腔的数控加工, 怎样才能提高加工的质量和效率, 笔者将从以下五个方面进行分析。

1 数控机床性能

机床是数控加工最基础的运行部件, 是支撑一系列数控加工工序的工作平台, 机床性能的好坏直接关系到数控加工的质量。高效的数控加工往往都需要依靠性能良好的数控机床来实施。要确保数控机床的性能能够满足高效数控加工的需要, 应做到以下几点:一是观察机床的物理结构即精准度和刚性是否达到标准。由于加工原材料本身都是具有高硬度, 需要采用一定伸长量的铣刀加工模具型腔, 要求机床的抗震能力以及加工精度比较达到标准要求, 所以, 高刚性和高精度是对高效数控加工机床的最基本要求;二是机床的转速和功率必须高, 这样才能使得刀具关联的主轴转速足够快, 同时需要完成型腔以及其他部件的协调运作, 确保加工的一致性和严密性;三是机床应具备多轴联动和深孔腔综合切削的能力, 多轴联动能够支持机床工作台持续的回转进给, 结构复杂的深孔腔需要多轴联动前提下加工出各种曲面的模具零件;四是机床的控制系统必须先进。我国数控机床控制系统一直在不断的升级和完善, 目前已经具备自行调整切削进给速度、机床的热变形补偿以及高速度传递数控加工数据等功能。

2 刀具系统

面向模具型腔的高效数控加工在刀具系统方面也需要不断改进。在具体选择加工刀具上需要考虑以下因素:首先, 应选择高刚性和耐磨性的刀具材料, 确保加工中不易变形或者损坏, 这样才能有效避免在高速切削加工中出现刀口损坏或者其它刀具失效现象发生, 以免降低加工效率和出现加工产品表面质量问题。同时在刀具系统管理中, 需要针对刀具系统的有关切削参数进行针对性设置, 以确保加工的高精准度;其次, 在不同的切削刀刃的连接处最好采用倒角刀尖, 避免热摩擦过大而损坏刀具, 同时在实际操作中, 还要结合具体情况选择不同类型和形状的加工刀具, 这样才能针对不同的加工要求来提高加工精度和加工效率。同时在实际加工中还要注意所采用的刀具必须与编程所选择的刀具参数一致, 防止因为误差影响到模具的加工精度;再次, 应选择高精度刀片以及密齿刀。这样才能发挥出刀具高速加工的性能, 提高材料切除的效率;最后, 应采用自动换刀系统。这样做是为了自动换刀来压缩时间和提高定位的精准度。

3 走刀方式

如何走刀是考验数控加工水平的重要指标, 也是考验数控编程人员专业能力的重要体现。由于走刀直接关系到数控加工的效率和质量, 数控编程人员必须根据数控加工的实际情况选择合理的走到方式。如果走刀方式选择不当, 往往会耽误数控加工的时间和进度, 还可能影响到加工质量。所以, 数控编程人员往往需要经过精密的思考和计算, 确定最佳的走刀方式, 尽可能的节约时间、保证质量、提高效率。当前我国多数的数控编程走刀方式都是采用CAM软件, 对于模具型腔的粗加工在加工复杂零件时大部分时间都耗费在粗加工上, 由于存在多种刀位轨迹的生成方法, 我们在选择的走刀方式不同所耗费的加工时间即刀位轨迹长度差别就会很大。对于加工质量不高的问题常常就是因为在走刀方式的选择有误, 所以, 走刀方式也是衡量数控加工水平的一个重要参数, 这就对有关数控编程以及技术人员提出了非常高的要求, 需要选择出最合理的走刀方式并且还要不断改进技术, 从而促进数控加工水平的不断提升。

4 加工工艺与参数

直观判断数控加工能力的强弱很大程度上体现在切削效率上, 也就是需要从转速、吃刀量以及进给速度等方面来做文章, 通过提高切削效率来促进数控加工能力的提升。所以, 在数控加工过程中, 要保证有效的切削用量, 发挥出刀具应有的切削性能。除此以外, 对于加工参数的优化, 还必须从建立有效的瞬时切削力模型入手, 这就需要技术人员加大切削实验, 尽量保证工艺参数的实用性。同时模具型腔粗加工要去除大量材料, 就需要充分考虑曲面形状、余量、材料硬度以及刀具磨损变化等因素, 所以在实际加工中基本采用的还是保守的切削进给速度。

5 数控编程的智能化

模具型腔粗加工通常需要采用多种数控编程策略。我们上面提到的CAM系统相对比较传统且具有很强的经验性, 在具体的加工进给速度方面缺乏针对性, 在生成的刀具路径方面缺乏可靠性, 同时刀具寿命的维护不到位, 所以, 许多学者和专家都致力于改进和优化数控编制, 将模具型腔复杂曲面数控加工的重点放在数据编程的智能化上, 这也是目前数控编程的发展趋势。CAM系统数据编程智能化能够实现信息的自动化处理, 能够根据CAD传递的几何信息以及相应的工艺系统识别加工特征, 从而根据特征选择最佳的加工方式, 并且能利用有关技术和工具计算出刀具的大小、加工余量、走刀方式以、切削用量以及优化刀具轨迹。

数控编程的智能化是实现模具型腔高效数控粗加工的关键, 也是实现面向车间编程的重要前提, 更是下一代CAM系统的突破口。数据编程的智能化需要使用者建立自己的用户模版, 能够实现独立利用和全面操作, 从而大大提升了数控编程的效率。因此, 现阶段我们要加大科研和实践力度, 开发出模具型腔粗加工的智能工艺系统, 结合材料以及加工余量科学考虑加工的切削参数, 达到变速切削和高速切削的目标, 建立起包括模具型腔加工几何模型的切削工艺参数数据库, 促进无干涉刀具路径的生成, 最终实现面向模具型腔的高效数控加工。

参考文献

[1]张晓陆.模具高效加工方法与工艺规程制定[J].模具工业, 2007 (09) .

加工中心加工零件的基本操作过程篇5

主要讲解加工中心操作面板上各个按键的功用，使学生掌握加工中心的调整及加工前的准备工作以及程序输入及修改方法。最后以一个具体零件为例，讲解了加工中心加工零件的基本操作过程，使学生对加工中心的操作有一个清楚的认识。

一、加工要求

加工如下图所示零件。零件材料为 LY12，单件生产。零件毛坯已加工到尺寸。

选用设备： V-80 加工中心

二、准备工作

加工以前完成相关准备工作，包括工艺分析及工艺路线设计、刀具及夹具的选择、程序编制等。

三、操作步骤及内容

1、开机，各坐标轴手动回机床原点

2、刀具准备

根据加工要求选择Φ20 立铣刀、Φ5中心钻、Φ8麻花钻各一把，然后用弹簧夹头刀柄装夹Φ20立铣刀，刀具号设为T01，用钻夹头刀柄装夹Φ5中心钻、Φ8麻花钻，刀具号设为T02、T03，将对刀工具寻边器装在弹簧夹头刀柄上，刀具号设为 T04。、将已装夹好刀具的刀柄采用手动方式放入刀库，即）输入 “T01 M06”，执行）手动将 T01 刀具装上主轴）按照以上步骤依次将 T02、T03、T04 放入刀库

4、清洁工作台，安装夹具和工件

将平口虎钳清理干净装在干净的工作台上，通过百分表找正、找平虎钳，再将工件装正在虎钳上。

5、对刀，确定并输入工件坐标系参数）用寻边器对刀，确定 X、Y 向的零偏值，将 X、Y 向的零偏值

输入到工件坐标系 G54 中，G54 中的 Z 向零偏值输为 0 ；）将 Z 轴设定器安放在工件的上表面上，从刀库中调出 1 号刀具装上主轴，用这把刀具确定工件坐标系 Z 向零偏值，将 Z 向零偏值输入到机床对应的长度补偿代码中，“+”、“-” 号由程序中的 G43、G44 来确定，如程序中长度补偿指令为 G43，则输入 “-” 的 Z 向零偏值到机床对应的长度补偿代码中；）以同样的步骤将 2 号、3 号刀具的 Z 向零偏值输入到机床对应的长度补偿代码中。

6、输入加工程序

将计算机生成好的加工程序通过数据线传输到机床数控系统的内存中。

7、调试加工程序

采用将工件坐标系沿 +Z 向平移即抬刀运行的方法进行调试。）调试主程序，检查 3 把刀具是否按照工艺设计完成换刀动作；）分别调试与 3 把刀具对应的 3 个子程序，检查刀具动作和加工路径是否正确。、自动加工

确认程序无误后，把工件坐标系的 Z 值恢复原值，将快速移动倍率开关、切削进给倍率开关打到低档，按下数控启动键运行程序，开始加工。加工过程中注意观察刀具轨迹和剩余移动距离。

9、取下工件，进行检测

选择游标卡尺进行尺寸检测，检测完后进行质量分析。

10、清理加工现场

型腔零件的数控加工篇6

关键词：UG数控加工,塑料模具,型腔加工,型腔铣,固定轮廓铣

1 利用UG8.5对设计完成的型腔模具进行分析

模具设计完成后, 都可能会存在侧滑块机构、斜楔机构、镶件等结构, 在数控铣床加工过程中, 需要将不必加工的部分进行修整, 以保证UG在数控加工刀路中不会出现多余的刀具路线, 这时我们可以使用UG中的同步建模功能, 包括删除面、替换面、拉处面、移动面、偏置区域等命令, 对模型进行必要的修改, 方便数控加工, 图1为模具设计人员完成的型腔部分。其中镶件部分采用同步建模方式进行修整, 便于数控加工, 图2为同步建模修整后的模型。

2 利用UG加工模块对型腔零件进行数控加工

一般情况下, 塑料模具的尺寸精度和表面质量要求会很高, 才能达到注塑后产品的尺寸要求以及外观质量要求, 在加工的过程中往往要对毛坯进行粗加工, 半精加工和精加工。

2.1 型腔铣对型腔进行粗加工

型腔铣主要用于去除垂直于固定刀轴平面的大量毛坯余量, 通常用于移除模具型腔与型芯、凹模、锻造件和锻造件上的大量材料。图3采用型腔铣生成的加工刀路。

2.2 剩余铣对型腔进行半精加工

剩余铣主要用于移除上一步所加工的遗留的未加工材料。图4为剩余铣生成的加工刀路, 主要为后面的精加工做准备, 在剩余铣的设定当中, 需要设置参考刀具, 以便于针对于特定的加工区域进行加工。

2.3 等高轮廓铣对型腔侧壁进行精加工

等高加工轮廓用于加工零件的侧壁, 用于半精加工或精加工, 图5为型腔两滑块侧壁的精加工。

2.4 底面和壁对型腔底面进行精加工

模具底平面为与型芯配合的表面, 需要进行精加工, 以便在合模过程中能紧密接触, 对较大底面加工时应采用直径较大的立铣刀, 以便提高加工效率, 图6为采用φ16立铣刀精加工较大平面;图7为采用φ6立铣刀精加工型腔内部小平面。

2.5 固定轮廓铣对型腔曲面进行精加工

固定轮廓铣用于精加工曲面形状, 常用的驱动方式有边界、曲线/点、螺旋式、边界、区域铣削、曲面、流线等。型腔曲面轮廓为成型塑件的外观表面, 在加工中需要精度较高。因此, 在对其加工时采用半精加工和精加工, 并且半精加工时选择加工方向与X轴夹角为45度, 精加工时加工方向与X轴夹角为135度, 以降低在加工中机床精度对曲面表面质量的影响。图8为底面曲面轮廓的半精加工, 图9为底面曲面轮廓的精加工。

2.6 多刀路清根对型腔进行清角加工

在型腔加工过程最后需要清除在拐角处, 岛屿与型腔之间, 岛屿之间的少量多余毛坯, 以确保加工后零件的表面质量, UG中给出了三种清根方式, 分别为:单刀路清根、多刀路清根和清根参考刀具。图10这里采用多刀路清根, 以保证清根彻底和保护刀具的作用。

3 利用UG加工模块对型腔零件进行刀路模拟演示

UG加工模块中刀轨确认中包括刀轨的3D动态演示和2D动态演示, 我们可以通过刀轨的演示来确保加工过程中刀具轨迹的正确性。图11为刀轨2D演示过程, 图12为刀轨的2D动态演示结果图形。

4 利用后处理器生成数控机床NC文件

确定好加工方式与加工路线, UG后处理器可将刀具轨迹生成数控机床识别的G代码文件, 通过传输软件, 实现数控机床在线加工。

5 结束语

通过CAD/CAM软件进行模具设计与制造已成为行业发展的必然趋势, 通过利用UG软件可以对复杂模具进行加工设计与模拟演示, 在模具行业中可快速的确定加工方法与加工路线, 以提高生产效率, 确保加工质量和精度, 缩短生产周期。

参考文献

[1]张春侠, 王靓, 张曼.CAM技术在模具加工中的应用[J].模具技术, 2007 (1) :5-9.

[2]龚肖新.注塑模具加工工艺分析[J].机械制造, 2007 (3) :15-17.

[3]何磊.基于UG的数控加工技术在模具加工中的应用[J].科技传播, 2013 (12) :183+168.

型腔零件的数控加工篇7

CAXA是北京数码大方科技有限公司与北航海尔、美国IRONCAD等公司合作开发的CAD/CAM/CAE一体化软件, 其中 CAXA制造工程师是具有较好工艺性的数控编程软件, 具有精、稳、易、快等特性, 它为数控加工行业提供了从造型、设计到加工代码生成、加工仿真、代码校验等一体化的解决方案, 是生产实践中非常有效的CAD/CAM/CAE软件之一。

1旋钮型腔模的建模

1.1 模型特点

旋钮型腔模可以分解为5个部分, 包括底座、定位柱、花形腔、凹面和旋向标, 如图1所示。

1—底座;2—定位柱;3—花形腔;4—凹面;5—旋向标

1.2 建模过程

依据旋钮型腔模结构组成形式, 其建模过程也可以通过以下5个步骤来完成:底座造型→定位柱造型→椭圆花形造型→凹面造型→旋向标造型。

1.2.1 底座实体造型

打开CAXA制造工程师软件, 在XY平面建立草图并绘制矩形, 执行【拉伸增料】命令, 生成底座实体, 再运用【拉伸除料】命令, 拉伸出底座凹槽, 完成的底座实体造型见图2。

1.2.2 定位柱造型

在凹槽底面建立矩形草图, 执行【拉伸增料】命令完成1个定位柱的造型, 再运用【线性阵列】完成4个定位柱的造型, 见图3。

1.2.3 椭圆花形造型

在底座顶部平面建立草图, 运用【椭圆】、【平面旋转】和【修剪】命令绘制出花形, 见图4;再运用【构造基准面】、【等距面】、【曲线投影】以及【缩放】命令完成第2个花形草图, 见图5;执行【放样除料】命令, 生成椭圆花形型腔, 见图6。

1.2.4 凹面的造型

在XOZ平面上建立草图, 并绘制半个椭圆和空间直线, 执行【旋转除料】命令, 生成的凹面造型如图7所示。

1.2.5 旋向标造型

在空间绘制样条曲线作为导动线, 以样条曲线的端点为圆心绘制草图圆, 运用【导动增料】命令, 生成旋向标, 同时完成了旋钮型腔模的建模, 如图8所示。

2旋钮型腔模的数控加工

旋钮型腔模中加工表面比较多, 主要有平面加工和曲面加工, 而且高度方向需要分层加工, 底座上表面属于平面加工, 定位柱、花形腔、凹面和旋向标属于曲面加工。

旋钮型腔模的数控加工所需要的相关指令包括:定义毛坯→生成加工轨迹→轨迹仿真→生成加工程序。

2.1 定义毛坯

加工中常用的毛坯为铸件、自由锻件及模锻件, 数控铣削的毛坯多为板料。加工前首先选择毛坯, 并对其进行工艺性分析, 否则, 如果毛坯不适合数控铣削, 加工将很难进行下去, 甚至会造成前功尽弃的后果。

单击菜单【加工】, 指向【定义毛坯】, 弹出的对话框如图9所示。在对话框中选取【参照模型】, 并单击按钮, 自动生成基准点和长、宽、高尺寸, 并勾选【显示毛坯】, 其他选项默认, 单击“确定”按钮, 完成的毛坯定义如图10所示。

2.2 生成加工轨迹

旋钮型腔模的加工一般分为粗加工和精加工, 在CAXA制造工程师中可以选择多种生成加工轨迹的方法, 在此选择区域式粗加工→参数线精加工→等高线精加工。

2.2.1 区域式粗加工 (加工定位圆柱部分的平面区域)

运用【实体边界】命令生成加工边界, 单击菜单【加工】, 指向【粗加工】→【区域式粗加工】, 或单击按钮弹出对话框, 进行参数设置, 刀具选择直径为10 mm的平底铣刀, 其他选项可以取默认值, 生成区域式粗加工刀具轨迹。注意:加工边界一定要选择正确, 否则生成的刀具轨迹会大于或小于加工区域, 使得轨迹生成出错。

2.2.2 参数线精加工 (加工旋钮型腔部分)

参数线加工方法适用于各种曲面的加工, 简单易学, 操作方便, 是生成刀具轨迹的较好方法。

单击菜单【加工】, 指向【精加工】→【参数线精加工】, 或单击按钮, 弹出对话框, 进行参数设置:刀具选择直径为5 mm的球头刀, 其他选项选择默认值。根据命令行的提示:“拾取加工对象”, 依次点选凹模的花形的底面与侧面、凹弧面和旋向标表面, 并单击鼠标右键确认;“拾取进刀点”, 在凹模处点选进刀点, 并单击鼠标右键确认;“切换加工方向”, 单击右键确认;“改变曲面方向”, 单击右键确认;“拾取干涉曲面”, 单击右键确认, 生成参数线精加工刀具轨迹。

2.2.3 等高线精加工 (加工整体型腔模)

单击菜单【加工】, 指向【精加工】→【等高线精加工】, 或单击按钮, 弹出对话框, 进行参数设置:刀具选择直径为5 mm的球头刀, 路径生成方式选择交互, 层高输入2 mm, 行距输入2 mm, 其他选择默认值。根据命令行的提示:“拾取加工对象”, 用鼠标左键选择零件的上表面, 并单击右键确认;“拾取加工边界”, 鼠标右键确认即可;生成等高线精加工刀具轨迹。

2.3 轨迹仿真

轨迹仿真是模拟刀具沿加工轨迹走刀, 实现对毛坯切削的动态图像显示过程。在CAXA制造工程师中仿真过程是通过轨迹仿真器来实现的。

调入轨迹仿真器, 刀具与毛坯准备就绪。单击按钮, 弹出“仿真加工”对话框, 在对话框中单击按钮, 进行动态加工仿真, 切削后的毛坯形状和产品形状相同。加工仿真见图11。

2.4 生成加工程序

2.4.1 后置设置

单击菜单【加工】, 指向【后置处理】→【后置设置】, 弹出对话框, 首先进行机床信息设置, 就是针对不同的机床、不同的数控系统设置特定的数控代码、数控程序格式及参数, 并生成配置文件。生成数控程序时, 系统根据该配置文件的定义生成用户所需要的特定代码格式的加工指令。

然后进行后置设置, 可以控制数控程序的大小, 进行行号设置、坐标输出格式设置、圆弧控制设置以及扩展名控制和后置设置编号。

2.4.2 生成G代码

生成G代码就是按照当前机床类型的配置要求, 把已经生成的刀具轨迹转化生成G代码数据文件, 即CNC数控程序, 后置生成的数控程序是三维造型的最终结果, 有了数控程序就可以直接输入机床进行数控加工。

单击菜单【加工】, 指向【后置处理】→【生成G代码】, 弹出对话框, 在文件名中输入后置文件的名称, 并保存。根据命令行的提示:“拾取刀具轨迹”, 在绘图区拾取所有刀具轨迹, 并单击右键确认, 完成G代码生成, 生成的程序是文本文件, 可以在记事本中打开查看。

3结束语

通过旋钮型腔模的建模与数控加工编程, 简要地说明了CAXA在数控加工中的应用, 可以看出运用CAXA制造工程师能够方便、灵活地进行三维建模, 可以准确、快捷地完成零件的数控加工并生成加工程序, 免去繁琐的计算, 提高了工作效率, 缩短了生产周期。