CAD_CAM在数控编程中的应用策略.pdf

基金项目 广东省科技计划资助项目 2 0 0 6 B 7 0 1 0 4 0 0 2 C A D C A M在数控编程中的应用策略 张钟 顺德职业技术学院 广东 顺德5 2 8 3 3 3 摘要 围绕如何保证数控加工质量和提高生产效率 提出了一些应用C A D C A M软件技术进行数控编程的指导性原 则和具体方法 在生产实践中取得了良好效果 关键词 应用策略 数控编程 质量 效率 中图分类号 T P 3 9 1 7文献标识码 B文章编号 1 0 0 2 2 3 3 3 2 0 0 7 0 8 0 1 3 8 0 3 图1拐角处加工 注意 图2有按键孔的鼠标电极 精加工 注意避免 图3 先底后侧 加工 图4 先侧后底 加工 注意避免 图6 上坡 加工 注意避免 图5 下坡 加工 注意 N 数控技术 N C T E C H N O L O G Y 1 3 8 机械工程师2 0 0 7年第8期 1引言 C A D C A M广泛应用于制造业的数控编程及加工中 目前已基本取代了传统的手工编程方式 因此数控编程 者不仅要掌握C A D C A M软件的操作功能 而且应将 C A D C A M软件当作工具 进行合理的数控工艺规划与数 控编程 以实现高质量和高效率的数控加工 2保证加工质量的应用策略 2 1保证刀具的刚性 1 刀具长径比一般要小于5 在保证安全的同时 尽 可能缩短刀具的装夹长度 以免加工中刀具变形 造成 弹刀 抢刀 等现象 影响表面加工质量 2 根据工件的形状 在保证安全下 可采用延长杆 小夹头 装夹刀具或采用自制锥柄刀具以增加刀具刚性 2 2保持刀具在切削过程中负荷基本稳定 1 对于 工 艺 死 角 位 开粗后 要先用较小刀具 清角 局部加工 以免精 加工到拐角时 刀刃与工 件的接触宽度急剧增加 负荷突然变大而引起崩刃 甚至断刀 如图1 2 对于 多 曲 面 连 续 加工 若有明显的凸台 凹 坑 要先用较小刀具局部 清角或做出辅助面进行保 护 如图9 1 0 注意避免 加工过程中刀路 大起大 落 不畅顺 如图2 加工 余量 时大时小 不均匀 因为如果刀具接触面突然变大 容易产生 弹刀 过切 3 采用等高粗加工后 对工件平坦部位出现较大台 阶 图1 1 如果直接进行精加工 就会因为加工余量的 不均匀 造成切削负荷有较大的变化及刀具振动而影响 表面的加工质量 需要改变走刀方式进行一次半精加工 以 保 证 精 加 工 时 余 量 均 匀 4 对于 侧 壁 与 底 面 的组合加工 要先精加工 底面 与侧壁保持安全距 离 到位 然后精加工侧壁 到底 如图3 以避免当侧 壁加到底时 刀具的侧刃 与底刃同时受力产生振动 而 影 响 底 面 的 表 面 质 量 如图4 5 对于 四 周 斜 面 与 底面倒圆角造型的模具型 腔 采用球刀等高环绕精 加工 当加工到其圆角时 刀 具 切 削 接 触 面 突 然 变 大 易产生振动 弹刀 出 现 倒扣 现象 影响产品 出模 参考图5 首先要半 精加工 再用小于圆角半 径1 5 m m以内的球刀精加 工 或者采用平底刀往复走 刀加工 6 为保 持 刀 具 切 削 受力稳定 一般都要采用 由上到下的逐层等高环绕 加工方式走刀或组合式走 刀 图1 1 图1 2 要避免 上下坡 式走刀加工 特别是对 于侧壁较陡又较高的工件 不要采用 上下坡 走刀方式 来回加工 因为存在加工余量 上坡 时刀具侧刃与工件 接触长度大会发生 撞刀 图6 可以采用从上到下单向 走刀加工或等高环绕加工方式 图5 图1 1 2 3数控编程的工艺规划一般采用粗加工 清角加工 半 精加工 精加工四道工序 1 若工件形状简单 或圆角足够大 可省略清角加 图7 0 平行走刀 注意避免 图8 9 0 平行走刀 注意避免 图9 4 5 平行走刀 图1 0 四分法 走刀 图1 1只做等高环绕加工 注意 图1 2 4 5 平行走刀与等高 环绕加工组合 图1 3球刀加工平面 注意避免 图1 4放射状走刀 注意避免 1 3 9 机械工程师2 0 0 7年第8期 N 数控技术 N C T E C H N O L O G Y 工 若工件尺寸较小 加 工余量较小 也可省略半 精加工 工件等高开粗后 余量不均 台阶相差大 要增加局部半精加工 以 保证精加工时余量基本 均匀 2 加工工序要由粗 到精逐步进行 加工余量 由大到小 除非加工余 量极小 不得只用一道工 序精加工到尺寸 3 工序之间余量要 预留充分 以免精加工后 仍残留粗加工痕迹 2 4精加工刀具轨迹相 对被加工表面的空 间 间 距 应 均 匀 一 致 以避免刀路 刀 具轨迹 疏密不一 造成明显的局部表 面刀痕 1 注意加工方向的 选择要与工件表面上关 键的棱线成某一角度 否 则不能加工出清晰的棱 线 例如长方形工件的精 加工不要用0 或9 0 平 行走刀 图7 图8 要采 用4 5 平行走刀 图9 才能保证四边都清晰 2 可采用 四分法 进行精加工 用十字线 将工件划分为四个区域 采用4 5 或1 3 5 平行走刀加工 以保证4个圆角位置的 表面质量 图1 0 3 对工件顶部平坦部位可采用4 5 平行往复走刀加 工 四周斜面可采用等高环绕加工进行组合式的加工 以 取得较好的质量效果 图1 2 3提高生产效率的策略 3 1首要原则 大刀开粗 小刀清角 粗加工要选择直径足够大并有足够的切削能力的刀 具快速去除材料 精加工要使用较小的刀具 能加工到每 一个角落 把工件结构形状完全加工出来 1 不要只用较小直径的刀具来完成粗 精加工 因 为较小刀具粗加工的效率太低 例如 3 2 m m刀具半径是 8 m m刀具的4倍 但加工面积却相差1 6倍 而且较大 刀具刚性好 吃刀深度和切削进给速度要明显高于较小 刀具 2 对于较小的工件 如果选取刀具较大 则其切削 受力也大 易发生加工变形 并且工艺死角的残留圆角也 大 因此 大刀开粗 需要综合权衡 合理选取刀具直径 并非越大越好 推荐选取较大刀具直径的计算公式为 D 2 s 6 0 m m s为工件投影面积 m m 2 该经验公式 由笔者归纳推导 已被广东多家模具企业采用 得到了实 际验证 例如1 0 0 m m 6 0 m m的工件粗加工选用的刀具直 径为2 0 m m 3 较小刀具直径的计算公式为D L 5 L为工件安 全高度 m m 同时考虑工件形状的最小圆角半径与加工 的安全性 例如3 0 m m高的工件可选用刀具直径为6 m m 进行清角加工 3 2对工件不同的表面形状要采用相对应的刀具进行加 工 以保证加工质量与加工效率 1 一般不要用球刀开粗 要选用平底刀或圆角刀开 粗 其刚性较好 切削宽度也较大 粗加工效率高 只有无 法用较小平底刀加工到底的曲面凹槽才能用球刀开粗 2 一般采用球刀加工曲面 平底刀或圆角刀加工平 面 平底端铣刀清角加工直角或斜角位置 3 水平平面不要 采用球刀加工 图1 3 因为水平平面用平底刀 加工 刀具轨迹的步距 切削宽度 可以超过刀 具半径 加工效率高 用 球刀只能以很小的步距 往复加工 浪费时间 3 3注意避免 的 走 刀 方法 1 一般不要重复 走刀 交叉走刀 放射状 走刀加工 例如不要用0 平行走刀后 再用9 0 平行走刀 用相同的余量多加工一次 一般不要采用放射状走刀加 工 图1 4 因为放射状走刀加工中心处间距过密 周边过 疏 要保证表面质量必然减小角度间距 造成加工效率极 低 放射状走刀仅适用于较大半径的圆环区域加工 2 不要出现 走空刀 或提刀次数太多 应充分利用 C A M软件提供的有关带毛坯切削 刀路修剪编辑 自动 清除上工序残余量 自动清根等功能进行数控编程 尽量 避免出现无切削的空行程走刀 对于曲面的加工一般采 用双向走刀加工 不要采用单向走刀方式 因出现提刀次 数太多会降低加工效率 3 4值得采用的加工方法 1 工件的不同区域尺寸差异较大时 要分区域进行 加工 例如对于较为宽敞的部位 可采用较大的刀具加 工 以提高加工效率 对于较小的型腔 狭窄的部位或转 角区域 采用较大的刀具不能彻底加工 必须用较小的刀 3 0 图2 2 7 3 0 图3 具以保证尺寸加工到位 2 适当采用成形刀具加工工件的特定形状 可以 提高加工效率 例如用锥度刀铣斜面 指状刀铣筋条槽 小圆角刀 R 0 3 1 m m 直接加工出小圆角 反R刀倒圆 角等 直壁精加工也可以使用整体端铣刀的侧刃一次精 加工到尺寸 3 对于需要装夹较长的刀具进行粗加工时 应分段 采用不同的切削用量 不同的装夹长度的同一刀具进行 加工 以显著提高加工效率 例如长度1 6 0 m m直径3 2 m m 的刀具 可以分别装夹7 0 m m 1 2 0 m m 1 6 0 m m三次进行 加工 参考文献 1 张钟 浅谈模具C A D C A M的认识 J 模具工业 1 9 9 8 1 6 8 编辑 黄荻 作者简介 张钟 1 9 6 8 男 工程师 研究方向为数控技术应用 收稿日期 2 0 0 7 0 5 2 3 螺纹加工的参数化编程 杨丰 宋福林 长沙航空职业技术学院 长沙4 1 0 1 2 4 摘要 从实际应用出发 注重螺纹切削方式和编程语言相结合 实现了螺纹加工的参数化编程 提高了编程效率 增强 了程序的灵活性和通用性 关键词 螺纹加工 宏程序 参数化编程 中图分类号 T G 5 1 9 1文献标识码 B文章编号 1 0 0 2 2 3 3 3 2 0 0 7 0 8 0 1 4 0 0 2 0 图1 图4 N 数控技术 N C T E C H N O L O G Y 1 4 0 机械工程师2 0 0 7年第8期 螺纹加工是数控车床的一种基本功能 如何根据螺 纹加工的特点来选择合适的编程方式 提高编程效率 加 工出高质量的螺纹 是工艺 操作人员关心的问题 本文 以F A N U C O T D系统数控车床为例 介绍一种新的编程 方式 参数化编程 1螺纹加工的进刀方式 螺纹加工的进刀方式根据数控机床 工件材料 刀片 槽形及所加工螺纹的螺距来确定 通常有以下四种进刀 方式 1 1径向进刀方式 刀具径向直接进刀 图1 这是一 种最常用的切削方式 在加工中 车刀 的左右两侧刃都参加切削 两侧刃均匀 磨损 不仅能保证螺纹牙形清晰 而且 螺纹车刀两侧刃所受的轴向切削分力 有所抵消 从而部分地消除了车削时因 轴向切削分力导致车刀偏歪的现象 这种进刀方式可以获得比较正确的齿形 但车刀刀 尖全部参加切削 容易产生扎刀现象 因此只适用于车削 螺距较小的螺纹 1 2斜向进刀方式 斜向进刀方式主要是单面切削 不容易产生扎刀现 象 一般适用于加工螺距3 m m以上的螺纹 1 单侧斜向进刀方式 刀具以与径向成3 0 的方向进刀切削 图2 切屑 从刀刃上卷开 形成条状屑 散热较好 缺点是另一刃因 不切削而发生摩擦 这会导致积屑瘤的产生 表面粗糙 度值大 2 改良的单侧斜向进刀方式 刀具以和径向成2 7 3 0 的方向进刀切削 图3 刀 刃两面切削 形成卷状屑 排屑流畅 散热好 螺纹表面粗 糙度值较低 一般来说 这是车削不锈钢 合金钢和碳素 钢的较好方法 大多数螺纹加工采用这种方法 3 双侧