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UG CAM在KONKA小型精密模具加工中的实际应用

作者:中国数控技术网 来源:数控机床网 日期:2011/4/26 12:47:24 人气: 标签:
传统的工艺一直将EDM做为精密模具加工的最后一道精加工工序。它的优势在于,加工前对电极的检测可较好控制被加工零件的尺寸精度,加工过程中不存在硬性的干涉,热分布小,表面光洁度优于普通CNC机床的加工质量等。但其也有一些缺点,给精密模具尤其是外观极为重要的塑胶模生产带来困难。其一,粗精电极的加工及检测将费较长的时间。其二,模具的成型需经过两道抛光工序,已很难保证外观塑胶件所需的棱角分明等要求。在现代模具加工中,直接用高速CNC机床铣出高质量的光洁表面,及尽量使用直径细小刀具作深腔或清角高速加工,减少电火加工,高速低负荷下切削,比低速高负荷切削更快切除材料,减少热变形,提高模具生产效率,已是大势所趋,可称之为机械加工行业的一次革命。

众所周知,高速加工(HSM)对机床性能,刀具夹持系统,刀具质量,被加工零件材料,及CAM软件的要求非常之高,各个环节都需要优良品质才能完成加工。其中影响最大的当属CAM软件。HSMCAM软件提出了极高的要求:全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查,丰富的符合高速加工要求的加工策略,具有高计算编程速度,强大的智能化操作。而UG在上述要求的都有完美的诠释,加工软件日新月异,而UnigraphicsCAM却始终舞蹈于业界的顶端,这就是我们选择UG的主要原因。

 
一.粗加工:

高速加工的粗加工所采取的策略是:高切削速度、高进给率和小切削量。UG能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,保持最大和稳定的切削速度。我们使用了淬火至50-55HRC的淬硬材料,传统加工方式先开粗再淬火,然后再进行精加工,工序较长。现在有高速机床、钛涂层合金刀具与UGCAM的保证,可减少此前多余环节。

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.刀具运动控制:UG在刀具运动控制中有极丰富的策略,可以控制到机床的每一个动作。起刀和退刀的圆弧或斜线下刀,层与层之间刀具的多种连接方式,在程式中选用可以避免直线下刀造成刀具刃口损伤甚至断裂,减少频繁的切入切出所造成的冲击。在拐角走刀处,加上等圆角半径连接,光滑切削,大大提高实际的进给速率,避免不连续和突然加速度变化。UG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。

另外,UGCAM中还具有独特的区域过滤功能,对于没有中心切削力的牛鼻刀,UG可以使用该功能过滤掉一些加工盲区的路径,并且提出警告,避免断刀事故发生。虽然UGCAD利用强大的DirectModeling后参数具能将不需进行铣削加工的特征修改或简化,但无疑这一过滤选项带来效率的提高和加工的安全性。

刀路中过多的空程移动也是HSM的一大忌讳,UG能在粗加工中选择followperiphery{跟随周边}的偏置路径可减少许多不必要的跳刀,通常比followpart{跟随工件}和平行加工路径为佳,大大节省了开粗时间,刀具保持了恒定的切削力也延长了使用寿命。

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.残留粗加工(二次开粗)是半精加工前必须的,并且需要选择比粗加工更小的刀具,从UGNX开始引入了参考刀具功能,能智能快速识别上把刀具所残留的未切削部分(inprocessworkpiece)而留下的台阶,设置成本次切削的毛坯,并能根据设置自动清除残留余量,而进行层层加工从而使余量得到保持均匀,为下道工序做好准备。需注意重叠区域选项要根据两把刀直径的比例设置合适的数值,以免在实心处下刀。

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.高速铣削时,需要避免在铣削时刀完全嵌入而切削受阻乃至断刀。UG粗加工中针对这样的要求,提出了一个独特加工功能:摆线加工(Trorchoidal),摆线加工是利用刀具沿一滚动的圆的运动来逐次、逐层对零件表面进行高速、高效、小切量的非常流畅的切削。结合UG高效的过程毛坯的识别,粗加工的效率得到最大限度的提高。

二.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。在半精加工时公差可适当调大,节省计算时间。依我们的经验,所选用的刀具最好小于精加工使用的刀具,或提前清根,避免精加工时刀具在拐角处的碰撞。在有把握的情况下,可将切削余量留少一些,以利于延长精加工刀具的寿命。

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.我们在半精加工时习惯使用fixed-contour中的area-milling方式,其中的onpart功能尤其合适。它可沿着曲面上保持非常一致的切削行距,完整的将所有面粗加工时带来的刀痕做一次彻底清除,保证精加工负荷的稳定性。

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.在实际加工过程中发现,以往使用固定轴铣时,如选择了UG默认的圆弧插补方式{circular-perptoTA},输出的PTP文件容量会较大,尤其是选择45度精加工。在预读能力稍差的机床上,如果使用较高的进给速度,工件表面会产生深浅不一的吃刀现象,使表面光洁度大为下降。在反复的实验中我们找出了一种合适的解决方法,选用了UG提供的另一种圆弧插补方式[circular-perp/parTA},这种方式处理完后的ptp文件大为减小,使得机床的预读负荷减轻,能够轻松的在较高的进给速度下保持非常高的光洁度和表面质量。

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.在传统的加工中,基本上都是用直线和圆弧组合进行对几何模型的逼近,对于复杂的高级曲面及曲线,这种插补将使数据大大增加,增加了数据传输的时间和困难,而且加工精度和表面质量都往往很难满足要求,对高速加工更会产生不良效果。在输出加工数据时,UG不仅支持标准的直线和圆弧插补,而且具有NURBS插补功能。UG/NurbsPath
Generator
样条轨迹生成器模块允许在UG软件中直接生成基于Nurbs非均匀有理B样条的刀具轨迹数据,从而允许用一系列曲线运动而不是大量的短的直线运动来进行精加工,使得生成的轨迹拥有更高的精度和光洁度,而加工程序量比标准格式减少30%50%,实际加工时间则因为避免了机床控制器的等待,由于每一段NURBS运动更长,速度调整更少,机床控制器能向前看得更远,加工时间大幅度缩短。

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.在加工中,由于所选刀具直径或圆角较大,使得零件中夹角部分留量过大,这样就需要再用一把较小的刀具对这些区域进行特定的加工,用小直径的刀具将台阶根部或小R角处做到位,一般情况下这些区域正好就是型腔中的根区和拐角。UGCAM中的流线加工(flowcut)功能就是专门为以上情况提供的解决方案,能自动找出待加工零件上满足“双相切条件”的区域,并可以灵活的采用将刀路分离、删除与融合等各种办法进行刀路计算处理,并自动生成一次或多次走刀的清根程序。

三.CAD对高速加工的影响

CAD
对高速加工的质量和稳定性的影响无疑是显著的,而UG是一个CAD\CAM一体化的软件,有着单一的数据来源,并且具有关联性,这就从根本上杜绝了数据交换对精度的影响。通常由一个CAD系统设计,然后转换至另一个CAD系统进行补充设计和加工准备。每次进行数据传输时,都需要将几何形体由一种格式转换至另一种格式,这往往是以精度降低为代价的。有的CAM软件还必须将实体转换成曲面,带来了甚至是面的破损和丢失。精确性和完整性的折衷,这是我们所不期望看到的。

UG
有着统一的解决方案,有着单一的用户界面,数据结构,紧密的集成使模型具有互操作性,关联性,使设计改变得到快速反应,能处理复杂模型,直接加工扫描数据,支持并行工程。因此大大提升了生产效率。

四.结束语

按照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安全性是首要的。通常总结以上的经验我们可看出,在高效率高质量的安全生产中,UG作为我们值得信赖的软件,始终能满足我们对高速加工的各种需求,并适用于各式各样的加工,为我们的生产带来了较高的效益。(end
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