CIMATRON数控编程策略与实例研究论文

CIMATRON 数控编程策略与实例研究 摘要：在现代制造业中, 高速的数控加工技术已成为各种精密零件机械加工的 主要手段, CAD 和 CAM 的质量与应用是影响高速切削加工质量的主要因素.本文 简要分析 cimatron 7.0 软件针对高速切削部分的特点。通过实例阐述该软件在 高速切削方面的应用，讲解了其加工路径的设计和加工过程的模拟。探讨了高 速切削时对刀具的要求、切削用量的选择及高速加工的几种加工策略,对高速粗 加工和精加工数控编程特点和方法进行分析。合理选用 CIMATRON 系统提供的编 程策略，以获得完美的走刀路径，生成优化的数控加工程序，发挥高速切削的 优势，在此基础上概括出了高速切削自动编程系统的关键技术，并提出了在高 速切削加工过程中应该注意的问题。 关键词：cimatron ;工艺参数关键技术；刀路设计 ；数控编程 第 3 页 共 68 页 Cimatron high-speed cutting NC programming strategy and case studies Abstract: In the modern manufacturing industry，High-speed digital processing technology has become parts of the main mean for a variety of precision machining.The application of CAD and CAM is one of the key technologies to high speed cutting(HSC)。 In the paper，the function and advantages of High Speed Machining in Cimatron software are explained。The application of Cimatron E7.0 in Mold manufacture is stated by a real instance，its path design and its processing simulation are analyzed, It also discusses the requirement of cutting-tools and how to select the cuttingparameters Some methods for high speed and high accuracy machining are described in HSM. Last to explain the programming method and character for coarse or accurate machining.CAM system to provide a reasonable choice of programming strategy To get the perfect path, make the optimization of production processes NC.Play to the advantages of high-speed cutting.On the basis of these researches，this paper put forward some problems that should be taken care of in the high-speed NC manufacture and summarised the key technology on NC automatic programming system for HSM is summed up at last. Key words: Cimatron ;High speed machining; key technology;path design;NC programming 目 录 1. 绪论 1 1.1 CIMATRON 数控编程的现状及特点 1 1.2 本课题研究目的，主要研究内容及关键技术 2 2 CIMATRON 数控加工工艺及编程策略 4 第 4 页 共 68 页 2.1 刀具的选择 4 2.2 切削参数选择 5 2.3 CIMATRON 数控加工对数控编程的具体要求 6 2.3.1 粗加工数控编程 9 2.3.2 精加工数控编程 12 3 CIMATRON 数控编程实例研究 16 3.1 CIMATRON 数控编程实例研究一 16 3.1.1 工艺分析与工艺规划 .16 3.1.2 数控编程及相关参数设置 17 3.2 CIMATRON 数控编程实例研究二 46 3.2.1 工艺分析与工艺规划 .46 3.2.2 数控编程及相关参数设置 47 总结 66 参考文献 67 致谢 68 CIMATRON 数控编程策略与实例研究 1 绪论 1.1 Cimatron数控编程的现状及特点 cimatron由四大模块组成，分别是三维造型、二维图纸、NC编程、有限元 分析。加工技术必将带动零件毛坯制造、刀具（工具） 、数控机床、自动控制、 在线检测、材料等技术的发展与进步。随着我国制造业加快融入全球化生产制 造体系，预计高速加工技术将在信息化、柔性化机械加工领域得到进一步发展 和推广应用。所以研究编程是非常有意义的。Cimatron是著名软件公司以色列 Cimatron公司旗下产品，Cimatron在中国的子公司是思美创（北京）科技有限公 司。多年来，在世界范围内，从小的模具制造工厂到大公司的制造部门， 第 5 页 共 68 页 Cimatron的CAD/CAM解决方案已成功为企业装备中不可或缺的工具。 1.2 本课题研究目的，主要研究内容及关键技术 随着我国制造业信息化工程的实施，CADCAM 技术的应用越来越普及。 CAD CAM 软件的种类很多，在应用中，功能齐全的 CADCAM 软件提供了各 种各样的造型方法和加工工艺策略，但它并不能保证编制出正确合理的加工程序 9。 本课题研究的目的之一就是根据零件的结构特点，灵活地运用各种造型和加工方 法，熟练使用Cimatron软件，通过Cimatron分析的数控加工策略的研究，掌握软件 的基本操作和常用造型指令的使用和NC编程思路 10。在学习和应用中慢慢摸索 和体会并掌握大量的工艺知识和实际加工经验。此外，通过本课题的研究要熟悉 数控加工的工艺过程, 掌握根据数控加工的加工要求确定合理的工艺过程，以尝 试探索选取新的数控编程加工方法来提高高速切削的加工效率和质量。这也更加 符合现代制造业的发展要求。主要研究内容包括： （1）Cimatron高速加工功能模块剖析 （2）CimatronE 数控编程基本流程 （3） 数控编程模板 （4）面向数控加工加工的CAM 系统与CAM 编程策略选定 （5）基于Cimatron软件的三维建模 （6） 刀具轨迹设计 （7） 刀具轨迹编辑修改 （8） 加工仿真 （9） 后置处理 本课题涉及的关键技术可考虑如下： （1）留量模型的设计 （2）进退刀的合理选择 （3）合理的走刀方式 （4）正确处理刀具轨迹的拐角 其中高速加工编程采用的编程策略可从一下角度入手 第 6 页 共 68 页 （1）采用光滑的移刀方式 （2）采用光滑的转弯走刀 （3）采用更合适的高速加工方法 2Cimatron 加工工艺及编程策略 Cimatron的最大优势并不在于速度、进给速度提高所导致的效率提高；而是 由于采用了更高的切削速度和进给速度，允许采用较小的切削用量进行切削加工。 由于切削用量的降低，切削力和切削热随之下降，工艺系统变形减小，可以避免 铣削颤振。利用这一特性可以通过高速切削工艺加工薄壁和精细等表面质量要求 较高的结构零件 11。由于数控加工的特殊性和控制的复杂性,在数控加工条件下， 传统的NC 程序已不能适应要求。因此，必须认真考虑加工过程中的每一个细节， 深入研究数控加工状态下的数控编程。 2.1 刀具的选择 通常选用图2-1所示的3种立铣刀进行铣削加工，在高速铣削中一般不推荐使 用平底立铣刀。平底立铣刀在切削时刀尖部位由于流屑干涉，切屑变形大，同时 第 7 页 共 68 页 有效切削刃长度最短，导致刀尖受力大、切削温度高，导致快速磨损。在工艺允 许的条件下，尽量采用刀尖圆弧半径较大的刀具进行高速铣削。 图2-1 立铣刀示意图 随着立铣刀刀尖圆弧半径的增加，平均切削厚度和主偏角均下降，同时刀具轴向 受力增加可以充分利用机床的轴向刚度，减小刀具变形和切削振动，因此，在高 速铣削加工时通常采用刀尖圆弧半径较大的立铣刀，且轴向切深一般不宜超过刀 尖圆弧半径；径向切削深度的选择和加工材料有关，对于铝合金之类的轻合金为 提高加工效率可以采用较大的径向铣削深度，对于钢及其他加工性稍差的材料宜 选择较小的径向铣削深度，减缓刀具磨损。 2.2 切削参数选择 由于球头铣刀的实际参与切削部分的直径和加工方式有关，在选择切削用量时 必须考虑其有效直径和有效线速度（参见图2-2）。球头铣刀的有效直径计算公式： 第 8 页 共 68 页 图2-2 铣刀的有效直径计算 铣刀实际参与切削部分的最大线速度定义为有效线速度。球头铣刀的有效线 速度为： 采用球头铣刀加工时，如果轴向铣削深度小于刀具半径，则有效直径将小于 铣刀名义直径，有效速度也将小于名义速度，当采用圆弧铣刀浅切深时也会出现 上述情况。在优化加工参数时应按有效铣削速度选择。 在应用球头铣刀进行精加工曲面时，为获得较好的表面粗糙度减少或省去手 工抛光，径向铣削深度最好和每齿进给量相等，在这种参数下加工出的表面纹理 比较均匀，而且表面质量很高。 高速铣削加工用量的确定主要考虑加工效率、加工表面质量、刀具磨损以及 加工成本。不同刀具加工不同工件材料时，加工用量会有很大差异，目前尚无完 整的加工数据，可根据实际选用的刀具和加工对象参考刀具厂商提供的加工用量 选择。一般的选择原则是中等的每齿进给量fz，较小的轴向切深 ap,适当大的径向 切深ae,高的切削速度。 高速铣削参数与工件和刀具材料关系密切，不同刀具牌号的铣削用量有一定 的差异，所以在实际加工中应参考相关的手册合理设置参数。 2.3 Cimatron 数控加工对数控编程的具体要求 数控加工中的NC 编程代码并不仅仅局限于切削速度、切削深度和进给量的 第 9 页 共 68 页 不同数值。NC编程人员必须改变他们的全部加工策略，以创建有效、精确、安全 的刀具路径，从而得到预期的表面精度。高速切削对数控编程的具体要求如下： （1）保持恒定的切削载荷 随着高速加工的进行，保持恒定的切削载荷非常重要。而保持恒定的切削载 荷则必须注意以下几个方面： 首先保持金属去除量的恒定。如图2-4所示，在高速切削过程中，分层切削要 优于仿形加工。 图2-4 仿形加工与分层切削对比示意图 其次，刀具要平滑地切入工件。如图2-5所示，在高速切削过程中，让刀具沿 一定坡度或螺旋线方向切入工件要优于让刀具直接沿Z 向直接插入。 图2-5 Z向直接插入与坡走/螺旋切入对比示意图 第三，保证刀具轨迹的平滑过渡。刀具轨迹的平滑是保证切削负载恒定的重 要条件。如图2-6所示，螺旋曲线走刀是高速切削加工中一种较为有效的走刀方式。 第 10 页 共 68 页 图2-6 螺旋曲线走刀方式示意图 第四，在尖角处要有平滑的走刀轨迹。如图2-7所示，C 图所示的刀具轨迹最 好。图2-8则是消除尖角示意图。 图2-7 尖角处刀具轨迹对比示意图 图2-8 消除尖角示意图 （2）保证工件的高精度 为了保证工件的高精度，最重要的一点就是尽量减少刀具的切入次数。如图 2-9所示，该图显示了如何尽可能地减少刀具切入次数的有效方法。 第 11 页 共 68 页 图2-9 减少刀具切入次数示意图 （3）保证工件的优质表面 在数控加工过程中，过小的步进（进给量）会影响实际的进给速率，其往往 会造成切削力的不稳定，产生切削振动。从而影响工件表面的完整性。如图2-10 所示，即为采用不同步进对工件加工表面质量的影响示意图。从该图可以看出， 在数控加工条件下，采用较大的进给量，则会产生较好的表面加工质量 13。 图2-10 不同进给量对工件加工表面的影响 第 12 页 共 68 页 2.3.1 粗加工数控编程 粗加工在高速加工中所占的比例要比在传统加工中的多。在高速加工中，粗 加工的作用就是要比传统加工为半精加工、精加工留有更均衡的余量。粗加工的 结果直接决定了精加工过程的难易和工件的加工质量 14。因此，在高速粗加工过 程中，要着重考虑以下几个方面： （1）恒定的切削条件 为保持恒定的切削条件，一般主要采用顺铣（爬生切削）方式，或采用在实 际加工点计算加工条件等方式进行粗加工（如图2-11所示）。在高速切削过程中 采用顺铣削方式，可以产生较少的切削热，降低刀具的负载，降低甚至消除了工 件的加工硬化，以及获得较好的表面质量等。 图2-11 粗加工方式示意 （2）恒定的金属去除率 在数控加工的粗加工过程中，保持恒定的金属去除率，可以获得以下的加工 效果：(1)保持的恒定切削负载；(2)保持切屑尺寸的恒定；(3)较好的热转移；(4)刀 具和工件均保持在较冷的状态；(5)没有必要去熟练操作进给量和主轴转速；(6延 长刀具的寿命；(7)较好的加工质量等。 （3）走刀方式的选择。 对于带有敞口型腔的区域，尽量从材料的外面走刀，以实时分析材料的切削 状况。而对于没有型腔的封闭区域，采用螺旋进刀，在局部区域切入（如图2-12 所示）。 第 13 页 共 68 页 图2-12 走刀轨迹 （4）尽量减少刀具的切入次数 由于之字形模式主要应用于传统加工，因此许多人在高速加工中选择回路或 单一路径切削。这是因为在换向时NC 机床必须立即停止（紧急降速）然后再执 行下一步操作。由于机床的加速局限性，而容易造成时间的浪费。因此，许多人 将选择单一路径切削模式来进行顺铣，尽可能地不中断切削过程和刀具路径，尽 量减少刀具的切入切出次数，以获得相对稳定的切削过程（如图2-13所示）。 图2-13 走刀轨迹示意图 （5）尽量减少刀具的急速换向 由于进给量和切削速度非常的高，编程人员必须预测刀具是如何切削材料的。 除了降低步距和切削深度以外，还要避免可能的加工方向的急剧改变。急速换向 第 14 页 共 68 页 的地方要减慢速度，急停或急动则会破坏表面精度，且有可能因为过切而产生拉 刀或在外拐角处咬边 13。尤其在3D型面的加工过程中，要注意一些复杂细节或拐 角处切削形貌的产生，而不是仅仅设法采用平行之字形切削、单向切削或其他的 普通切削等方式来生成所有的形貌。通常，切削过程越简单越好。这是因为简单 的切削过程可以允许最大的进给量，而不必因为数据点的密集或方向的急剧改变 而降低速度。从一种切削层等变率地降到另一层要好于直接跃迁，采用类似于圈 状的路线将每一条连续的刀具路径连接起来，可以尽可能地减小加速度的加减速 突变（如图2-14所示）。 图2-14走刀轨迹示意图 （6）在Z 方向切削连续的平面粗加工所采用的方法，通常是在 “Z”方向切削连 续的平面。这种切削遵循了高速加工理论，采用了比常规切削更小的步距，从而 降低每齿切削去除量。当采用这种粗加工方式时，根据所使用刀具的正常的圆角 几何形状，利用CAM 软件计算它的Z 水平路径是很重要的。如果使用一把非平 头刀具进行粗加工，则需要考虑加工余量的三维偏差。根据精加工余量的不同， 三维偏差和二维偏差也不相同。如图2-15 所示，为Z方向切削连续平面示意图。 第 15 页 共 68 页 图2-15 在Z方向切削连续的平面示意 2.3.2 精加工数控编程 在高速切削的精加工过程中，保证精加工余量的恒定至关重要。为保证精加 工余量的恒定，主要注意以下几个方面： (1) 笔式加工（清根） 在半精加工之前为了清理拐角（如图2-16），在过去典型的方法就是选择组 成拐角的两个表面，沿着两表面的交界处走刀。采用该方法，可以处理一些小型 的或简单的工件，也可以在有充足时间编程的情况下处理复杂结构。但是，由于 需要手工选择不同尺寸的刀具和切削所有的拐角，许多人选择预先进行这步工作， 因此，在高速加工中可能会产生危险。 笔式铣削采用的策略为，首先找到先前大尺寸刀具加工后留下的拐角和凹槽， 然后自动沿着这些拐角走刀。其允许用户采用越来越小的刀具，直到刀具的半径 与三维拐角或凹槽的半径相一致。理想的情况下，可以通过一种优化的方式跟踪 多种表面，以减少路径重复。 图2-16 笔式铣削示意图 (2) 余量加工（清根） 第 16 页 共 68 页 余量铣削类似于笔式铣削，但是其又可以应用于精加工操作。其采用的加工 思想与笔式铣削相同，余量铣削能够发现并非同一把刀具加工出的三维工件所有 的区域，并能采用一把较小的刀具加工所有的这些区域。余量铣削与笔式铣削的 不同之处在于，余量铣削加工的是大尺寸铣刀加工之后的整个区域，而笔式铣削 仅仅针对拐角处的加工。 (3) 控制残余高度 可以通过两种方法来实现残余高度的控制：实际残余高度加工主要根据表面 的法向而不是刀具矢量的法向来计算步长。其可以不管工件表面的曲率而保持每 一次走刀之间的等距离切削，并且保持刀具上恒定的切削负载，特别是在工件表 面的曲率急剧变化的时候从垂直方向变为水平方向或者相反，其优势更为明 显。 XY 优化自动地在最初切削的局部范围内再加工残余材料，以修整所有的残留高 度。这种选择性的刀具路径创建，精简了再加工整个工件或者必须在CAM 中手 工设置分界线以便加工出光滑表面的一系列工序。如何根据残余高度进行切削， 主要在于软件对3D 形貌中的斜坡部分的计算（如图 2-17）。软件能够根据刀具 的尺寸和几何形状来调整加工步长以保持恒定的残余高度。这就意味着坡度越陡 峭，所需精加工操作中的加工步长越密。 图2-17 根据法向计算步长及斜坡XY 优化示意图 (4) 采用fp 工艺来达到高速高精度工件表面 在高速铣削过程中，最好采用f=P 的铣削方式，如图 2-18所示。 第 17 页 共 68 页 图2-18 fp铣削工艺 (5) 退刀时采用进给速速率 如图2-19 图2-19 退刀过程示意图 (6)采用不同的加工方法 如图2-20 图2-20 不同铣削加工方法 (7) 应用边界识别功能 如图2-21 第 18 页 共 68 页 图2-21 没有边界识别与采用边界识别对比示意 (8) 保证加工轨迹的一致性能够获得优质的加工表面。如图2-22所示，不配合的 加工轨迹则使型面产生偏差，而保证加工轨迹的一致性时，型面的质量较高。 图2-22 加工轨迹一致性与不一致性的对比 第 19 页 共 68 页 3. Cimatron 数控编程实例研究 3.1 Cimatron 数控编程实例研究一 3.1.1 工艺分析与工艺规划 1、工件简介 如图 3-1-1 所示为出盒体凹模，四个腔体完全相同，每个腔体深度均为 60， 侧壁有 5 度的拔模斜度而侧壁与顶面及侧壁与底面间都是圆角连接，圆角半径分 别为 10 和 6。毛坯材料为立方体，已经使用铣床进行加工到六面平整，材料为 P20。 图 3-1-1 工件模型 2、工艺分析 本工件分为粗加工和精加工，而精加工时根据根据曲面的形状特征，顶部的 圆角面、形腔侧面和底面分别进行程序的编制，这样可以保证在所有曲面上加工 精度和表面质量。由于本工件的加工部位和和腔体本身不是很大，根据其大小， 选择 12R2 环行刀进行粗加工，而圆角精加工、侧面及底面精加工则分别选用 B8,B6 和 D2 三种刀型进行曲面铣的精加工。圆角精加工时采用曲面铣的方式进行 加工，侧面及底面精加工则采用根据层加工，而底面需单独进行精加工。三种精 加工均为一次性加工。 第 20 页 共 68 页 本工件的四个腔体完全一致，所以采取编制一个形腔的精加工程序，然后用 复制的方法生成其他的加工轨迹。 如下表所示为各工步的加工内容与加工方式及刀具和进给、转速等机械参数。 表 3-1. 加工工步工序及参数 序号 加工内容 加工方法 刀具 转速 进给 1 整体粗加工 体积铣 -环切 B12R2 环行刀 10000 1500 2 单个凹槽圆角精加工 曲面铣精铣所有 B 球头刀 12000 1200 3 单个凹槽侧面和底面精 加工 曲面铣 -根据层 B6 球头刀 15000 1000 4 型腔的平面精加工 曲面铣精铣水平 区域 D4 平底刀 15000 1200 5 其余凹槽精加工 复制刀路轨迹 6 分型面精铣 曲面铣精铣水平 区域 D6 平底刀 18000 1200 3.1.2 数控编程及相关参数设置 一、初始设置 1、打开 CAD 文件 在主菜单上选择“文件”/“打开文档” ，选择已造型完毕的该模型文件，打 开后的文件如图 3-1-2 所示。 图 3-1-2 打开零件模型 2、进入 CAM 编程模块 （1）输出到 CAM 在主菜单上选择“文件”/“输出”/ “加工” ，当前文件作 第 21 页 共 68 页 为加工模型输出到 CAM。 （2）确认模型放置位置。进入加工模块后默认模块的放置位置和旋转角度， 单击特征向导栏“确定”按扭完成模型放置。 3、创建刀具 单击在屏幕左侧的编程向导条中的刀具按扭，进入新建刀具功能，单击“新 建刀具” ，如图 3-1-3 所示设置参数进行刀具创建。 输入刀具名称：B12R2 刀具几何类型：环行刀 直径：12 拐角半径：2 其余参数按默认植 单击“应用”按扭完成一个刀具的创建。 再次单击新建刀具按，设置刀具参数如下： 输入刀具名称：B8 刀具几何类型：球头刀 直径：8 再次单击新建刀具按，设置刀具参数如下： 输入刀具名称：B6 刀具几何类型：球头刀 直径：6 其余参数按默认值 单击“确定”按扭完成一个刀具的创建。 单击新建刀具按，设置刀具参数如下： 输入刀具名称：D4 刀具几何类型：平底刀 直径：4 其余参数按默认植 第 22 页 共 68 页 图 3-1-3 刀具和卡头参数 二、 利用环切进行整体粗加工 1、新建刀路轨迹 单击在屏幕左侧的程序向导条中的“新建刀路轨迹”按扭，进入新建刀路轨 迹功能，如图 3-1-4 所示，在窗口内定义新建的刀路轨迹名称与坐标系及安全平面 参数 刀路轨迹名称：TP-ROUGH 刀路路径形式：3 轴 UCS：MODEL 起点 X：0 起点 Y：0 Z（安全平面）：50 如图 3-1-5 所示 :安全平面： 第 23 页 共 68 页 图 3-1-4 刀具路径参数 图 3-1-5 安全平面参数 备注：粗加工 完成各项数值的输入后，单击“确定”按扭完成刀路轨迹的创建。在 NC 程 序管理器，新增了一个刀路轨迹 TP-MODEL 如图 3-1-6 所示。 图 3-1-6 创建显示 2、开始创建程序 单击程序向导条“创建程序”按扭，开始创建程序 3、选择工艺 开始创建程序时系统弹出“工艺”对话框，如图 3-1-7 示，主选选项选择体积 铣，子选项选择“传统加工程序”环切-3D。 图 3-1-7 选择工艺 第 24 页 共 68 页 4、选择刀具 在刀具列表对话框选择名称为 B25R5 的刀具作为当前刀具，同时在图形区的 坐标原点位置将显示刀具，如图 3-1-8 示， 图 3-1-8 选择刀具 单击“下一步”按扭完成刀具选择。 5、选择加工对象 单击零件曲面数量按扭进如曲面选择，在工具条的选择工具条上单击“全选” 按扭，将所有曲面作为零件曲面，如图 3-1-9 示。 图 3-1-9 选择加工对象 单击鼠标中键确认零件曲面选择，此时在零件曲面数量栏显示曲面数量 106。 单击轮廓数量按扭进入零件轮廓选择。移动光标到分型面，单击鼠标左键拾 取该曲面，则曲面的外边界将被选重作为轮廓线，如图 3-1-10 示。 图 3-1-10 轮廓选择 第 25 页 共 68 页 单击鼠标中键确认轮廓线选择完毕。返回“加工对象”对话框，可以看到零 件轮廓数量上显示数字为 1。由于没有第 2 组曲面，既以完成加工对象的设定， 如图 3-1-11 所示。 图 3-1-11 选择加工工艺 单击“下一步”按扭进入下一步 6、设置刀路参数 首先确认刀具名称为 B12R2，在从刀路参数表中从上到下进行参数设置。 单击进刀和退刀参数组前的“+”号，展开参数组，如图 3-1-12 所示进行设 置。 图 3-1-12 进刀和退刀参数 轮廓进刀/退刀：切向 圆弧半径：3 单击使用安全平面前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-13 示进行设置相 关参数。 图 3-1-13 安全平面参数 使用安全高度：打开 安全平面：50 内部安全高度：绝对值 Z 坐标系名称：MODEL 第 26 页 共 68 页 单击进刀和退刀点参数前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-14 所示进行 设置。 图 3-1-14 进刀和退刀点参数 进刀点：自动 进刀角度：10 最小切削宽度：0.00 最大螺旋半径：5.76 单击精度和曲面偏移参数组前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-15 示设 置参数。 图 3-1-15 精度和曲面偏移参数 零件加工余量：0.3 进刀点偏移：6.6 零件曲面精度：0.05 零件 2 曲面精度：0.05 单击刀路轨迹前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-16 所示设置相关的刀 路参数。 图 3-1-16 刀路轨迹 Z 值最大值：0 Z 值最小值：-60 切削深度：0.8 精铣侧向间距：关闭 第 27 页 共 68 页 侧向步长：12 拐角铣削：外部圆角 铣削方向：顺铣 切削方向：有内向外 清理行间间隙：打开 开放零件：否 加工由：区域 分别单击两层之间、毛坯管理和优化前的“+”号，展开这些参数组，如图 3- 1-17 示进行相关参数设置。 图 3-1-17 两层之间、毛坯管理参数 层间方式：无 参考剩余毛坯：无 更新剩余毛坯：关闭 使用优化：关闭 完成所有的刀路参数设置后，单击“下一步”按扭完成参数设置 7、设置机床参数 确认刀路参数的各项设置后单击“下一不”按扭切换到“机床参数”对话框。 如图 3-1-18 示进行设置机床的主轴转速、进给率等参数。 图 3-1-18 机床参数 VC（米/ 分钟）：785.3982； 转速：10000 进给：（毫米/分钟）1500 空切：快速； 切入进给速率：（%）：30 侧向进给率（%）：70 第 28 页 共 68 页 向下进给速率（%）：50 允许刀具补偿：关闭 冷却：冷却液关闭 主轴旋转方向：顺时针 8、保存并计算 完成参数表中所有参数设置后单击参数表的“保存计算”按扭，立即运算当 前程序，计算完成后，在程序管理器中将显示刚生成的加工程序：体积铣-环切- 3D，如图 3-1-19 示。 图 3-1-19 显示生成程序 9、检查加工程序 对生成的加工程序，在屏幕绘图区通过调整视角，进行缩放、旋转、平移等 操作，从不同角度不同区域检视刀具路径。 10、保存文件 选择主菜单上的“文件”/“保存” ，将生成 一个加工后的程序文件保存起 来。 三、 利用曲面铣精铣所有加工圆角 经过的环行刀粗加工后，为了达到足够的加工精度，还需进行精精加工。 在程序管理器中选择加工程序：体积铣-环切-3D，再单击其后面的小灯泡隐藏该 该程序，则整个刀路 TP-MODEL 都将被隐藏，如图 3-1-20 示。 图 3-1-20 隐藏程序 使用加工程序轨迹在图形中不被显示，以免干扰后面的程序编制。 1、新建刀路轨迹 单击在屏幕左侧的程序向导条中的“新建刀路轨迹”按扭，进入新建刀路轨 迹功能，如图 3-1-21 所示，在窗口内定义新建的刀路轨迹名称与坐标系及安全平 面参数 第 29 页 共 68 页 图 3-1-21 新建刀路轨迹 刀路轨迹名称：TP FIN 刀路路径形式：3 轴 UCS：MODEL 起点 X：0 起点 Y：0 Z（安全平面）：50 备注：精加工 完成各项数值的输入后，单击“确定”按扭完成刀路轨迹的创建。在 NC 程序管 理器，新增了一个刀路轨迹 TP FIN 如图 3-1-22 所示。 图 3-1-22 显示创建 2、开始创建程序 单击程序向导条“创建程序”按扭，开始创建程序。 3、选择工艺 开始创建程序时系统弹出“工艺”对话框，如图 3-1-23 所示。 图 3-1-23 选择工艺 第 30 页 共 68 页 主选选项选择“曲面铣” ，子选项选择“精铣所有” 4、选择刀具 在刀具列表对话框选择名称为 B8 的刀具作为当前刀具，同时在图形区的坐标 原点位置将显示刀具，如图 3-1-24 所示。 图 3-1-24 选择刀具 单击“下一步”按扭完成刀具选择。 5、选择加工对象 单击零件曲面数量按扭进入曲面选择如图 3-1-25 所示。 图 3-1-25 加工对象 单击检查曲面数量进入检查曲面。在绘图区用窗选的方法拾取与所选的圆角 曲面相邻的上下曲面作为检查曲面，单击鼠标中键确认完成检查曲面的选择完毕。 返回参数表，此时在零件曲面数量栏上将显示所选曲面数量为 8，而检查曲面数 量为 18。而在图形上将以不同的颜色显示零件曲面和检查曲面，如图 3-1-26 所示。 图 3-1-26 曲面数量 6、设置刀路参数 单击进刀和退刀、安全平面、进刀和退刀点、零件曲面精度等参数组前的 “+”号，展开参数组，如图 3-1-27 示进行设置。 第 31 页 共 68 页 图 3-1-27 进刀和退刀、安全平面、进刀和退刀点、零件曲面精度参数 曲面进刀：Z 向 使用安全高度：打开 安全平面：50 内部安全高度：增量 增量：1 坐标系名称：MODEL 缓刀距离：1 刀具位置：在轮廓上面 边界偏移：0.0 零件加工余量：0.0 检查曲面偏移：-0.01 单击刀路轨迹前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-28 所示设置相关的刀 路参数。 图 3-1-28 刀路轨迹 加工方式：环切 水平区域切削方向：顺铣 水平区域刀具方向：有内向外 水平步距：0.5 环切：打开 其余参数按默认值，完成所有的刀路参数设置后，单击“下一步”按扭完成参 数设置 7、设置机床参数 第 32 页 共 68 页 确认刀路参数的各项设置后单击“下一不”按扭切换到“机床参数”对话框。 如图 3-1-29 所示进行设置机床的主轴转速、进给率等参数。 图 3-1-29 机床参数 VC（米/ 分钟）：301.5929 转速：12000 进给：（毫米/分钟）1200 空切：快速 冷却：冷却液关闭 8、保存并计算 完成参数表中所有参数设置后单击参数表的“保存计算”按扭，立即运算 当前程序，计算完成后，在程序管理器中将显示刚生成的加工程序：曲面铣精 铣所有，如图 3-1-30 示。 图 3-1-30 程序显示 9、检查加工程序 对生成的加工程序，在屏幕绘图区通过调整视角，进行缩放、旋转、平移 等操作，从不同角度不同区域检视刀具路径。 10、保存文件 选择主菜单上的“文件”/“保存” ，将生成 一个加工后的程序文件保存起 来。 四、利用曲面铣-根据层进行侧面精加工 型腔的侧面与底面均须进行精加工，而这两部分的加工可以使用同一把刀具 球刀 B6 而使用 CimatronE 层间切削功能可以在一个工序内完成侧面与底面的精加 工。 在程序管理器中选择加工程序：曲面铣精铣所有，再单击其后面的颜色块，在 弹出的颜色框中选择绿色，将该加工程序的轨迹以绿色进行显示，以与后面的程 序有明显 的区别，如图 3-1-31 示。 第 33 页 共 68 页 图 3-1-31 隐藏程序 侧面及底面的精加工程序编制过程如下： 1、开始创建程序 单击程序向导条“创建程序”按扭，开始创建程序 2、选择工艺 开始创建程序时系统弹出“工艺”对话框，如图 3-1-32 所示。 图 3-1-32 选择工艺 主选选项选择曲面铣，子选项选择“传统加工程序”根据层。 3、选择刀具 在刀具列表对话框选择名称为 B6 的刀具作为当前刀具，同时在图形区的坐标 原点位置将显示刀具，如图 3-1-33 所示。 图 3-1-33 选择刀具 单击“下一步”按扭完成刀具选择。 4、选择加工对象 刀具确定后，系统默认了曲面数量为 106。 单击零件曲面数量按扭进如曲面选择，首先将原来选择的曲面全部排除，单 击鼠标右键，在弹出的快捷菜单上选择“重新选择”则所有已经选择的曲面变成 未选择，曲面数量将边为“0” 。 在图形上移动光标从右下脚往左上角拖动出一个矩形，包围一个型腔，如图 3-1-34 示。 第 34 页 共 68 页 图 3-1-34 选择加工曲面 而这个型腔的所有曲面将被选中，如图 3-1-35 所示。单击鼠标中键确认零件 曲面选择，此时在零件曲面数量栏显示曲面数量 24。 图 3-1-35 零件数量 由于没有第 2 组曲面，既以完成加工对象的设定，单击“下一步”按扭进入 下一步 5、设置刀路参数 单击进刀和退刀参数组前的“+”号，展开参数组，如图 3-1-36 所示进行设 置 图 3-1-36 进刀和退刀参数 轮廓进刀/退刀：切向 圆弧半径：3 单击使用安全平面前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-37 所示进行设置 相关参数 图 3-1-37 安全平面参数 使用安全高度：打开 安全平面：50 内部安全高度：增量 增量：1 坐标系名称：MODEL 单击进刀和退刀点参数前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-38 所示进行 设置 第 35 页 共 68 页 图 3-1-38 进刀和退刀点参数 终止点：自动 最小切削宽度：0.00 最大螺旋半径：12 缓刀距离：1 单击精度和曲面偏移参数组前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-39 所示 设置参数。 图 3-1-39 精度和曲面偏移参数 零件加工余量：0 零件曲面精度：0.005 零件 2 曲面精度：0.005 单击刀路轨迹前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-40 所示设置相关的刀 路参数。 图 3-1-40 刀路轨迹 Z 值最大值：-12 Z 值最小值：-60 切削深度：0.4 拐角铣削：外部圆角 方向：向下 开放零件：否 加工由：区域 层间高速连接：关闭 分别单击两层之间和优化前的“+”号，展开这些参数组，如图 3-1-41 示进 行相关参数设置 第 36 页 共 68 页 图 3-1-41 层间铣削参数 层间方式：等高加工 子选择：环切 主选择：体积 最大层数：2 侧向步长：3.2 最小 2D 距离：8.8 铣削方向：顺铣 切削方向：由内向外 精铣侧向间距：关闭 单击优化前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-42 所示设置优化参数。 图 3-1-42 优化参数 使用优化：打开 快速走刀干涉：打开 快速走刀选项：通过安全平面 其余优化参数按默认值不做更改 完成所有的刀路参数设置后，单击“下一步”按扭完成参数设置。 6、设置机床参数 确认刀路参数的各项设置后单击“下一不”按扭切换到“机床参数”对话框， 如图 3-1-43 所示进行设置机床的主轴转速、进给率等参数。 第 37 页 共 68 页 图 3-1-43 机床参数 VC（米/ 分钟）：282.7433 转速：15000 进给：（毫米/分钟）1000 空切：快速 切入进给速率：（%）：30 侧向进给率（%）：100 向下进给速率（%）：100 允许刀具补偿：关闭 冷却：冷却液关闭 主轴旋转方向：顺时针 7、保存并计算 完成参数表中所有参数设置后单击参数表的“保存计算”按扭，立即运算当 前程序，计算完成后，在程序管理器中将显示刚生成的加工程序：曲面铣根据 层，如图 3-1-44 所示。 图 3-1-44 显示程序 8、检查加工程序 对生成的加工程序，在屏幕绘图区通过调整视角，进行缩放、旋转、平移等 操作，从不同角度不同区域检视刀具路径。 五、利用曲面铣-精铣平面区域精加工 1、开始创建程序 单击程序向导条“创建程序”按扭，开始创建程序 2、选择工艺 开始创建程序时系统弹出“工艺”对话框，如图 3-1-45 所示。 第 38 页 共 68 页 图 3-1-45 选择工艺 主选选项选择“曲面铣” ，子选项选择“精细水平区域” 。 3、选择刀具 在刀具列表对话框选择名称为 D4 的刀具作为当前刀具，同时在图形区的坐 标原点位置将显示刀具，如图 3-1-46 示， 图 3-1-46 选择刀具 单击“下一步”按扭完成刀具选择。 4、选择加工对象 单击零件曲面数量按扭进如曲面选择，首先将原来选择的曲面全部排除，单 击鼠标右键，在弹出的快捷菜单上选择“重新选择”则所有已经选择的曲面变成 未选择，曲面数量将边为“0”,选择型腔底面。如图 3-1-47 所示。 图 3-1-47 选择加工对象 如图 3-1-48 所示。单击鼠标中键确认零件曲面选择，此时在零件曲面数量栏 显示曲面数量 1。 图 3-1-48 曲面数量 由于没有第 2 组曲面，既以完成加工对象的设定，单击“下一步”按扭进入 下一步。 5、设置刀路参数 第 39 页 共 68 页 单击进刀和退刀参数组前的“+”号，展开参数组，如图 3-1-49 示进行设置。 图 3-1-49 进刀和退刀参数 轮廓进刀/退刀：切向 圆弧半径：3 单击使用安全平面前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-50 示进行设置相 关参数 图 3-1-50 安全平面 使用安全高度：打开 安全平面：50 内部安全高度：增量 增量：1 坐标系名称：MODEL 单击进刀和退刀点参数前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-51 所示进行 设置 图 3-1-51 进刀和退刀点参数 外部进入设置：打开 单击精度和曲面偏移参数组前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-52 示设 置参数 图 3-1-52 精度和曲面偏移参数 零件加工余量：0 零件曲面精度：0.005 零件 2 曲面精度：0.005 第 40 页 共 68 页 单击刀路轨迹前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-53 示设置相关的刀路 参数 图 3-1-53 刀路轨迹 水平加工方法：环切 水平区域区域切削方向：顺铣 水平区域刀具方向：由外向内 水平步距：0.2 环切：打开 其余优化参数按默认值不做更改 完成所有的刀路参数设置后，单击“下一步”按扭完成参数设置 6、设置机床参数 确认刀路参数的各项设置后单击“下一不”按扭切换到“机床参数”对话框。 如图 3-1-54 所示进行设置机床的主轴转速、进给率等参数 图 3-1-54 设置机床参数 VC（米/ 分钟）：282.7433 转速：15000 进给：（毫米/分钟）1200 空切：快速 冷却：冷却液关闭 7、保存并计算 完成参数表中所有参数设置后单击参数表的“保存计算”按扭，立即运算当 前程序，计算完成后，在程序管理器中将显示刚生成的加工程序：曲面铣精铣 水平区域，如图 3-1-55 所示。 图 3-1-55 生成加工程序 第 41 页 共 68 页 8、检查加工程序 对生成的加工程序，在屏幕绘图区通过调整视角，进行缩放、旋转、平移等 操作，从不同角度不同区域检视刀具路径。 9、保存文件 选择主菜单上的“文件”/“保存” ，将生成 一个加工后的程序文件保存起来。 六、线行阵烈复制刀路轨迹 1、选择主菜单上的“加工-工具”/“复制刀路轨迹”/“线性阵烈”见图 3-1-56 所示。 图 3-1-56 复制刀路轨迹 系统弹出“线性阵列复制刀路轨迹特征向导” 2、移动光标，拾取刚生成的型腔圆角或侧面和底面精加工程序的刀路路径，见图 3-1-57 示。 图 3-1-57 拾取刀陆路径 选择这一刀路轨迹，单击鼠标中键完成刀路轨迹的选择。 第 42 页 共 68 页 3、系统提示拾取一个坐标系或者三点定义方向，在图形拾取坐标系 MODEL， 见图 3-1-58。 图 3-1-58 取坐标系 4、系统将弹出线性阵列的浮动菜单，进行数量和增量设置，如图 3-1-59 所示。 图 3-1-59 数量和增量参数 X 数量=2 X 增量=160 Y 数量=2 Y 增量=100 使用“满阵列”方式 5、在特征向导栏中单击“确定”按扭进行刀路轨迹是、的线性阵列。完成刀路 轨迹的阵列后，在图形上显示其他型腔上都有刀路轨迹显示，如图 3-1-60 所示。 第 43 页 共 68 页 图 3-1-60 线型阵列 6、单击工具条上的“轴侧视图” ，此时显示的图形见图 3-1-61。 图 3-1-61 轴侧视图 7、打开程序管理器，可以发现在原来的刀路轨迹下新增设了 TP-MODEL 等 3 个刀路轨迹，而这些刀路轨迹都包含了曲面铣精铣所有和曲面铣-根据层两个 加工程序。而且所有的刀路轨迹均和加工程序前面显示了红色的“G ”，如图 3- 1-62 所示。 第 44 页 共 68 页 图 3-1-62 程序管理 七、利用曲面铣进行分型面精铣 1、开始创建程序 单击程序向导条“创建程序”按扭，开始创建程序 2、选择工艺 开始创建程序时系统弹出“工艺”对话框，如图 3-1-63 所示。 图 3-1-63 选择工艺 主选选项选择曲面铣，子选项选择“精细水平区域” 。 3、选择刀具 在刀具列表对话框选择名称为 D4 的刀具作为当前刀具，同时在图形区的坐 标原点位置将显示刀具，如图 3-1-64 所示。 图 3-1-64 选择刀具 单击“下一步”按扭完成刀具选择。 第 45 页 共 68 页 4、选择加工对象 单击零件曲面数量按扭进如曲面选择，首先将原来选择的曲面全部排除，单 击鼠标右键，在弹出的快捷菜单上选择“重新选择”则所有已经选择的曲面变成 未选择，曲面数量将边为“0”,选择分型面。见图 3-1-65。 图 3-1-65 选择加工对象 如图 3-1-66 所示。单击鼠标中键确认零件曲面选择，此时在零件曲面数量栏 显示曲面数量 1。 图 3-1-66 零件曲面数量 由于没有第 2 组曲面，既以完成加工对象的设定，单击“下一步”按扭进入 下一步。 5、设置刀路参数 单击进刀和退刀参数组前的“+”号，展开参数组，如图 3-1-67 示进行设置。 图 3-1-67 进刀和退刀参数 轮廓进刀/退刀：切向 圆弧半径：3 单击使用安全平面前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-68 示进行设置相 第 46 页 共 68 页 关参数。 图 3-1-68 安全平面参数 使用安全高度：打开 安全平面：50 内部安全高度：增量 增量：1 坐标系名称：MODEL 单击进刀和退刀点参数前的“+”号，展开该参数组，如图 3-1-69 所示进行 设置。 图 3-