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高速加工及powermill软件中的创新思想浅析

来源:信息中心 时间:2009-2-1 10:32:58

一、前言

高速加工切削系统主要由高速切削的高速加工中心、高性能的刀具夹持系统、高速切削刀具、安全可靠的高速切削CAM软件系统,因此说高速加工是一项庞大的工程。

高速加工设备的大量应用,对编程系统的要求越来越高,价格昂贵的高速加工设备对软件提出的更高的要求--安全性、有效性。高速加工走刀速度是常规加工的10倍或更高,任何编程过程的失误如过切、干扰、碰撞等都会造成非常严重的事故,而且由于高速运动,无法靠人工急停来预防,高速加工设备是非常贵重的设备,任何意外事故都会给企业造成不可估量的损失,需要CAM系统必须具备全自动的而不能是半自动或人工的防过切,防碰撞功能,确保NC指令的绝对安全性,是对高速加工设备提出的一个基本要求。另外要保证刀具路径的光滑平稳,来确保零件加工质量和机床主轴等部件的寿命,以及刀具在切削过程中载荷均匀性。

二、高速加工的加工方式

POWERMILL是基于知识、基于工艺特征的、有多种独有加工方式、全程防过切、适用于高速加工的一款智能化CAM系统。本文从高速加工所要求的各项条件及POWERMILL适合高速加工的功能、安全防护措施来展开讨论。高速加工一般可分为:以去除余量为目的的粗加工、残留粗加工及以获取高质量的加工表面及细微结构为目的的半精加工,精加工、镜面加工等

1. 粗加工

高速加工的粗加工所应采取的工艺方案是:高切削速度、高进给率和小切削量的组合,POWERMILL的粗加工区域清除尽可能地保持刀具负荷的稳定,减少任何切削方向的突然变化,从而减少切削速度的降低,并且尽量采取顺铣的加工方式。

1

把刀具路径看成赛车在跑道内高速行驶,赛车可以偏离跑道的中心,从而产生类似于赛车在跑道内的运动路径,赛车可以在不失速率的情况下来转弯。增加了刀路运动的光滑性、平衡性,避免刀路突然转向,频繁的切入切出所造成的冲击。螺旋下刀、之字形下刀、沿轮廓斜向下刀都非常适合高速加工的加工要求,编程时可以选用,尽可能避免直接下刀。另外粗加工中,必须使用偏置加工策略,而不是使用传统的平行加工策略。在可能的情况下,都应从工件的中心开始向外加工,以尽量减少全刀宽切削。

2. 精加工

精加工的基本要求是要获得很高的精度、光滑的零件表面质量,轻松实现精细区域的加工,如:小的圆角小于1mm,小的沟漕等,高速加工的出现是一场制造行业的革命,可以使诸如要使用耗时的放电加工工艺,完全在高速加工中心上完成,淬硬材料在高速加工中心上能够获得十分高的表面质量R0.4等,使得传统工艺工艺人员必须重新考虑工艺。如果要获得高的表面质量,切入和切出工件时,无论是粗加工还是精加工,都应使用使用圆弧切入和切出方法来切入或离开工件。应尽量避免垂直下刀,直接接近零件表面,因为这样会降低切削速度,同时会在零件表面上留下很多刀痕POWERMILL的丰富切入切出及连接方式极大限度的满足了高速加工的要求,特别在精加工中一定采用切入切出工艺方案。同时POWERMILL是一款精加工策略非常丰富的CAM系统如

1 螺旋等高,也就是在加工区域仅一次进刀,在不抬刀的情况下生成连续光滑的刀具路径最佳等高方式同样是非常适合高速加工的一种加工方法,POWERMILL系统会自动利用区域分析算法对陡峭和平坦区域分别处理,计算适合等高及适合使用类似3D偏置的区域,并且同时可以使用螺旋方式,在很少抬刀的情况下生成优化的刀具路径基于模型余量特征的多道往复自动清根,POWERMILL系统会自动利用区域分析算法对陡峭和平坦区域分别处理,并根据加工工艺自动采用在陡峭拐角采用等高的方式来生成刀具路径,平坦区域产生沿着的刀具路径,并且沿根方向全自动从外向内往复加工,确保余量均匀,保证刀具路径的自然光滑、平稳、载荷均匀系统自动比较上次加工与原模型自动找出残余量边界,除单笔清根外,其余清根方式都可利用残余量清根选项,由外向内的3D offest方式完成清根及残余区域加工,尽可能地减少人工修复。

如果用户拥有5轴高速加工中心,3+2轴加工五面体加工及五轴联动加工功能,那么你就可以在使用球型刀具时,采用前倾侧倾,来避免线速度非常低的刀尖参加切削。高速加工时对于大型平坦表面,如汽车覆盖件模具为了保证切削线速度,在工艺上需要刀具固定摆角加工,以保证好的表面质量。

三、干涉检查及后:

在编程过程中,你可以用你要用于加工的实际刀具长度,刀夹尺寸进行干涉检查,系统可以根据你的设置快速检查刀具、刀柄、夹具是否干涉,实际加工过程中刀具、刀柄、夹具的干涉碰撞是操作者最为担心的问题,PowerMILL提供精确的刀具、刀柄、夹具的干涉检查,自动截掉发生碰撞的刀具路径与指令,并可以给出不发生碰撞的最短夹刀长度,指导操作者最优化备刀准备,具有非常实用的意义。用高速加工状态下,完全避免过切和刀具夹持碰撞检查更加重要,因为任何这样的损坏都将更加严重。高的运转速度使操作者在加工中发现任何问题都无法停机,因而加工前一定要用ViewMILL 检查刀具加工路径及仿真检查进行结果校验

高速加工状态下,刀具碰撞和过切问题显得更加严重。PowerMILL 的刀具夹持碰撞检查和过切避免功能消除了NC 程序员对此的忧虑。

四、切削速度的优化高速控制器具有NURBS 选项

使用PS-Optifeed优化F值,系统可以根据生成刀具路径在切削时的切削量的变化,自动进行速度优化处理,也就是说在切削量小的地方加快切削速度,而在加工余量大的地方增加切削速度,从而缩短加工时间,提高了工作效率,减少刀具的损坏,延长刀具的寿命,保证了机床和刀具需要的切削载荷的更小变化,提高精加工的表面质量,

笔者对高速加工的理解,以及在实际工作中的一些经验,个人认为高速加工的程序的安全性是首要的,笔者在前面已经多次谈到,因此选择智能化的CAM系统也是必须的,因为传统的CAM系统一般都是面向局部的加工方式,靠操作者指定过切控制面或形体,采用人工或半自动的方式防过切处理,而不是全自动的过切防护,操作者的精神压力极大,受到情绪、责任心等方面人为因素的影响,无法从根本上杜绝错误的发生,具有发生严重事故的隐患,因此传统的CAM系统不合适于高速加工技术的应用。




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