畢海波
【摘要】 復(fù)雜型面數(shù)控加工是指以CAD/CAM為基礎(chǔ)的切削仿真及其后置程序處理。其中,切削仿真主要應(yīng)用于數(shù)控程序檢驗,而后續(xù)程序處理主要為刀具軌跡的調(diào)整和處理,是對CAD/CAM編程功能的補充。為提高復(fù)雜型面數(shù)控加工質(zhì)量和加工效率,文章以其核心技術(shù),即CAD/CAM為基礎(chǔ)研究了切削仿真及其后續(xù)程序處理在產(chǎn)品數(shù)控加工中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】 復(fù)雜型面 數(shù)控加工 加工工藝 編程 技術(shù)
機械制造行業(yè)具有產(chǎn)品復(fù)雜、精度高等特點。針對復(fù)雜型面的數(shù)控加工工藝應(yīng)不斷更新。目前,CAD/CAM是數(shù)控切割的核心技術(shù),為滿足機械制造產(chǎn)品的需求,還應(yīng)結(jié)合切削仿真和后置處理,確保產(chǎn)品質(zhì)量,促進行業(yè)發(fā)展。
一、復(fù)雜型面CAD/CAM編程技術(shù)
CAD/CAM編程技術(shù)以計算機軟件為核心,通過坐標(biāo)系確立、切削參數(shù)確定等完成編程,是復(fù)雜型面數(shù)控加工的基礎(chǔ)。以航空燃油附件殼體為例將其加工工藝和編程技術(shù)做如下分析:
1.1加工坐標(biāo)系建立
加工坐標(biāo)系是數(shù)控刀位源文件生成的基礎(chǔ),坐標(biāo)原點和運動方向的確立是其主要任務(wù)。其中坐標(biāo)原點的確立方便對刀和尺寸轉(zhuǎn)換。而運動方向則要根據(jù)裝夾擺放位置最終確定。
1.2加工區(qū)域和刀具確定
不同復(fù)雜型面的設(shè)計工藝存在差異,這要求在加工過程中采取針對性的工藝方案,對加工區(qū)域進行細化并使用對應(yīng)的刀具。加工區(qū)域的確定要求設(shè)計人員掌握更專業(yè)的編程技術(shù),從而提高效率和質(zhì)量。同時不同結(jié)構(gòu)性能要求加工者采用精加工、粗加工等不同的加工方式,有效取出多余材料,確保加工余量均勻。根據(jù)不同工藝和材料選擇合理的刀具,減少換刀次數(shù)。
1.3走刀路徑設(shè)計和控制
走刀路徑對確定可防止過切現(xiàn)象,確保產(chǎn)品切割質(zhì)量,其是工步的內(nèi)容和順序的反映。對于復(fù)雜型面來說,走刀路線應(yīng)滿足盡量縮短路線、減少空程等條件。根據(jù)設(shè)計需求和多年的經(jīng)驗我們將復(fù)雜型面的數(shù)控加工走刀路徑設(shè)計如下:
(1)走刀路徑必須短切避免空刀。即走刀路徑與機床坐標(biāo)軸之間呈0°或90°切削,可有效減小誤差。而之于加工中心零件與坐標(biāo)軸存智或者平行。(2)確保刀具切割的連續(xù)性,過多的提刀轉(zhuǎn)移將降低生產(chǎn)效率,并且易出現(xiàn)誤差。(3)對于深腔結(jié)構(gòu)設(shè)計,主要設(shè)計工藝為確保其側(cè)壁的成形,另外還要降切割過程對刀具的影響。綜合上述要求我們選擇由上向下逐層繞行的切削方式。
簡單刀路是復(fù)雜型面數(shù)控加工的主要要求,一方面可提高效率,降低誤差,確保走刀的準(zhǔn)確性。一方面可提高刀具的使用壽命。但刀具與坐標(biāo)軸平行或垂直還需要通過切割過程具體確定。
二、切削仿真技術(shù)的應(yīng)用
切削仿真主要用于校驗數(shù)控刀具的軌跡是否正確,以確保切削質(zhì)量。實現(xiàn)了對CAD/CAM簡單刀具軌跡校驗功能的補充,適用于航天制造等產(chǎn)品的復(fù)雜型面加工。切削仿真的應(yīng)用技巧如下:毛坯幾何體的尺寸以未加工的毛料尺寸為主。根據(jù)切削需求確定裝夾壓緊方式,確保足夠的切削刀具長度,使刀具軌跡按照要求行進,提高安全系數(shù),確保切削量和退刀安全。編程人員作為設(shè)計者,應(yīng)做到對程序運行和程序變更正確預(yù)測。第二:根據(jù)設(shè)計人員所設(shè)計的CAD 模型直接進行切削仿真。一方面節(jié)省了設(shè)計時間。另一方面有效防止過切問題,降低加工報廢率。對于G00快速移動代碼來說,切削仿真技術(shù)并不能確保走刀方向的準(zhǔn)確性,容易出現(xiàn)碰撞或者過切問題。在復(fù)雜型面數(shù)控加工過程中,要熟悉編程軟件,確定正確的加工流程,確保工藝制定的針對性。后置程序是將文本文件轉(zhuǎn)化為可被數(shù)控系統(tǒng)接受的文件,是CAM編程的最后一道工序。不同機床在工作中所需的NC 代碼不同,而后置程序處理的目的就在于將刀具路徑轉(zhuǎn)化為與之相適應(yīng)的代碼。以航空制造企業(yè)產(chǎn)品數(shù)控加工為例,將后置程序處理流程分析如下:(1)制定產(chǎn)品加工后置程序處理標(biāo)準(zhǔn),本文采用MAHO.MDFA 與HAAS.MDFA兩個標(biāo)準(zhǔn),用于轉(zhuǎn)化刀位源代碼。(2)采用直線插補與圓弧插補指令完成產(chǎn)品的數(shù)控編程,進行復(fù)雜弧面的三維加工。(3)針對航空燃油附件殼體的特點,將其切削中的G代碼定義為G01、G02、G03格式,分別代指直線插補、順時針圓弧插補和逆時針圓弧插補,以達到簡化程序、便于修改的目的。航空制造企業(yè)產(chǎn)品以三維弧面為主,具有復(fù)雜性特征。手工修改很難實現(xiàn)。而通過加工仿真可生成新工藝和數(shù)控加工流程,滿足大范圍工藝修改的要求,提高效率和質(zhì)量。
三、總結(jié)
數(shù)控加工是航空制造行業(yè)產(chǎn)品和零件復(fù)雜型面的主要加工方法。CAD/CAM技術(shù)是目前行業(yè)應(yīng)用的核心技術(shù),通過CAD/CAM技術(shù)和切削仿真的應(yīng)用可大大提高產(chǎn)品切割和設(shè)計的準(zhǔn)確度,從而提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。未來,切削仿真技術(shù)將進一步完善,從而解決更多程序的走刀問題,促進行業(yè)發(fā)展。
參 考 文 獻
[1]謝海東.典型復(fù)雜型面模件高效數(shù)控加工策略[J].機械制造技術(shù),2012(7).
[2]張美琴,肖樹才,張揚龍,等.分段沉積/ 雕銑成形的工藝規(guī)劃研究[J].現(xiàn)代制造工程,2007(3) .
[3]張黨飛,阮曉光,王寅晨,等.淺談數(shù)控加工中刀具的特點及選擇[J].制造業(yè)自動化,2011(10).