彎管加工，用CAM軟件來(lái)解決

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一往冇前

電梯直達(dá)

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發(fā)表于 2023-3-28 09:27:17 | 只看該作者 |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式

彎管是業(yè)界公認(rèn)的難加工零件之一。由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式（四分之一圓環(huán)），造成無(wú)法從一端一次性加工完成。在加工時(shí)，刀軸的控制是關(guān)鍵中的關(guān)鍵，避免刀具與工件已加工表面發(fā)生干涉或者過(guò)切是重中之重。

在下述案例中，我們將會(huì)用到著名的以色列CAM軟件Cimatron。機(jī)械社區(qū)之前做過(guò)的十大機(jī)械設(shè)計(jì)軟件對(duì)比中，Cimatron只獲得了少數(shù)的投票選擇，大家普遍使用SW、UG等常規(guī)軟件，下面我們就從彎管加工案例來(lái)看一下這個(gè)“陌生”軟件的應(yīng)用。

一、彎管結(jié)構(gòu)介紹

圖1為彎管的三維模型示意圖，結(jié)構(gòu)要素不多，外形面是正六邊形和內(nèi)圓面是φ30圓環(huán)沿φ90圓四分之一導(dǎo)動(dòng)而成，兩端有垂直端面φ34圓環(huán)臺(tái)階。

圖1

二、分析零件

彎管兩端是相互垂直的兩個(gè)平面，平面加工即可。需要五軸聯(lián)動(dòng)加工是φ30圓環(huán)內(nèi)面，由于彎曲角度成90°，刀具很難從一端直接干到另一端，為了降低加工難度，故把彎管分別從兩端加工，每端加工46°(大于45°)，并且通過(guò)實(shí)際計(jì)算本例φ8球刀就可以滿足要求，避免定制棒棒糖銑刀的成本。粗加工計(jì)算出合適的定位角度五軸定位加工去除大余量，半精加工與精加工刀具軌跡基本一致，本文主要介紹如何編制精加工刀具路徑。

三、創(chuàng)建加工策略及應(yīng)用

圖2 進(jìn)入五軸航空銑控制面板

Cimatron五軸加工策略多種多樣，靈活性非常強(qiáng)。主要有以下幾種：①平行銑;②沿曲線銑;③兩曲線之間仿形銑;④平行于曲線銑;⑤曲線投影;⑥兩曲面之間仿形銑;⑦平行于曲面銑。彎管零件的獨(dú)特性，造成選擇加工策略的局限性。彎管內(nèi)圓面為筒狀彎曲面，適合的加工策略有“兩曲線之間仿形銑”和“沿曲線銑”，考慮選擇曲線的方便性故本例使用“沿曲線銑”。

圖3 選擇引導(dǎo)曲線

創(chuàng)建一個(gè)高級(jí)五軸航空銑刀具軌跡。新建一個(gè)程序，主選擇選“五軸加工”，子選擇選“航空銑”，進(jìn)入五軸航空銑控制面板如圖2。選擇引導(dǎo)曲線如圖3紅色曲線及驅(qū)動(dòng)曲面彎管的內(nèi)圓曲面，并設(shè)置區(qū)域類型控制為“以一點(diǎn)或者兩點(diǎn)限制切削”，設(shè)置好兩點(diǎn)的位置控制刀具軌跡過(guò)中間位置，保證兩端兩次加工有1-2mm重合，以免留下殘余量。

四、五軸聯(lián)動(dòng)刀軸控制線及應(yīng)用

Cimatron刀軸控制方式主要有以下幾種：

①不傾斜保持與曲面垂直;

②相對(duì)于切削方向傾斜;

③根據(jù)角度傾斜;

④以固定角度傾斜至軸;

⑤繞軸傾斜;

⑥通過(guò)點(diǎn)傾斜;

⑦通過(guò)曲線傾斜;

⑧通過(guò)直線傾斜;

⑨從點(diǎn)向外傾斜;

⑩從曲線向外傾斜;

⑪相對(duì)于葉輪切削層傾斜。

在本例中最理想的刀路軌跡就是繞筒狀彎曲面螺旋向下銑削，并且內(nèi)圓曲面內(nèi)空間有限，這樣將對(duì)刀軸有嚴(yán)格要求，防止對(duì)已加工表面造成過(guò)切，故將刀具軸線限制在一條曲線上，即選用用“通過(guò)曲線傾斜”。

圖4 刀軸控制曲線的繪制

合理的刀軸控制曲線可以使刀路更加的光順，并且刀具不會(huì)大幅度擺動(dòng)。刀軸控制曲線的繪制如圖4，利用三角函數(shù)關(guān)系即可完成。刀具長(zhǎng)度的確定，圖4上39.00尺寸兩端點(diǎn)理論上是最短距離，但是考慮刀柄擺動(dòng)過(guò)程中與零件的干涉故需適當(dāng)大于39.00。刀軸線長(zhǎng)短和圓環(huán)內(nèi)孔直徑長(zhǎng)短相當(dāng)，這樣可以有效保證刀具加工到最底點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)不過(guò)切。刀軸線與中心線距離理論上大于刀具長(zhǎng)度即可，這里設(shè)置為60.00，略大一點(diǎn)可以減小刀具及刀柄的擺動(dòng)幅度，使機(jī)床運(yùn)行更加平穩(wěn)。

圖5 設(shè)置刀軸控制面板

設(shè)置刀軸控制面板如圖5，選擇刀具將通過(guò)曲線傾斜，鼠標(biāo)點(diǎn)開(kāi)傾斜曲線按鈕并選擇輔助傾斜曲線，曲線傾斜類型設(shè)置為由始至終。設(shè)置好合理的干涉面檢查后通過(guò)計(jì)算即可得出刀具軌跡如圖6。另外一側(cè)可以鏡像刀軸控制曲線，從新選擇引導(dǎo)線和驅(qū)動(dòng)曲面從新計(jì)算得到相同的刀具軌跡。

圖6

五、仿真模擬及后置處理

仿真模擬為機(jī)床實(shí)際加工的前期模擬虛擬加工，實(shí)際上是加工過(guò)程三維動(dòng)態(tài)的逼真再現(xiàn)，可以有效的檢測(cè)刀具軌跡的正確性及合理性，以及有無(wú)過(guò)切現(xiàn)象及碰撞現(xiàn)象，有效的降低了對(duì)機(jī)床的傷害。

圖7 仿真模擬

經(jīng)仿真模擬無(wú)誤后選擇合適機(jī)床后置處理轉(zhuǎn)換刀具軌跡為上機(jī)G代碼。在MIKRON UCP800五軸聯(lián)動(dòng)加工中心上驗(yàn)證后，以上方法切實(shí)可行，為彎管五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工提供了合理的技術(shù)支持。