UG铣平面.doc

2010 Siemens PLM Software征文：基于NX6的平面铣削编程策略及应用发表时间：2010-7-2 张玉峰 来源：e-works关键字：NX6 平面铣削 策略 Siemens CAD /CAM 信息化应用调查我要找茬在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本本文将NX6型腔铣削的参考刀具功能应用于平面铣削类型零件的粗加工，同时结合表面铣削做精加工，实现更简便的平面铣削编程的策略。1 引言 随着电子技术在制造业的推广及应用, 传统机械加工方法正逐渐被先进的CAD /CAM (计算机辅助设计与制造) 所取代。应用传统的加工方法, 不仅生产率低, 且精度得不到保证, CAD /CAM软件在机械加工中的应用, 为我们开辟了一种新的设计、加工途径, 并使机械制造能力上了一个新的台阶。NX6软件是SIEMENS公司的CAD/CAM产品，是在微机平台上实现三维CAD/CAM全功能的系统。该系统提供了比较灵活的用户界面，有良好的三维造型、工程绘图和全面的数控加工功能，在制造业备受欢迎。它涉及到计算机三维造型、CAM自动编程技术、测量技术、制造工艺学、切削仿真技术等多学科交叉的综合技术，具有较高的技术难度。由于三轴联动加工技术所具有的高精度、高效率、加工适应性强等特点，也使它能够更好地适应复杂曲面的数控加工，解决了零件制造中存在的很多问题，提高了加工效率，缩短了制造周期，在实际应用中起到了良好的作用。 在数控铣削加工中，平面铣削的工作量占很大比重，因此研究针对平面铣削类型零件的更高效率和更简单的编程方法，具有十分重要的现实意义。本文基于NX6铣加工编程工具，给出针对平面铣加工对象优化的编程策略，使编程工作更简单，期望对实际生产有所帮助。2 平面铣概述 平面铣（planar milling）是用于平面轮廓、平面区域或平面孤岛的一种铣削方式。它通过逐层切削工件来创建刀具路径，可用于零件的粗、精加工。 NX6中平面铣削系列在平面铣削模板（mill_planar）内，它是基于水平切削层上创建刀路轨迹的一种加工类型。它的子类型比较多，如图1所示。按照加工的对象分类有：精铣底面、精铣壁、铣轮廓、挖槽等。按照切削模式分类有：往复、单向、轮廓等。图1 平面铣削类型 平面铣的特点：刀轴固定，零件底面是平面并垂直于刀轴矢量，零件侧面平行于刀轴矢量。可以只依据二维图形来定义加工，所以不必做出完整的零件形状。可以通过边界指定不同的材料侧方向，定义任意区域作为加工对象。用边界来定义零件材料，通过指定的边界和底面的高度差来定义切削深度。平面铣只能加工与刀轴垂直的几何体，如加工产品的基准面、挖槽、内腔的底面、轮廓等；在薄壁结构件的加工中，也广泛使用平面铣的加工方法。平面铣是一种2.5轴的加工方式，即在加工过程中，XY两轴联动，而Z轴方向只在完成一层加工后进入下一层时才做单独的动作。3 优化编程方法的原理以及与一般编程方法的比较 3.1 使用平面铣操作的编程策略 NX6提供了专门针对平面铣加工为对象的平面铣操作。在实践中发现，平面铣加工对象全部使用平面铣操作编程，虽然可行，但是用多个平面铣操作作粗加工，在零件稍复杂的情况下，虽然也可以计算出IPW 的边界，但利用这些边界为后一操作定义毛坯几何体是一件复杂的事情，且编程负担重，效率低下。同时利用边界定义平面铣的几何对象在编程过程中占主要的工作量，也是导致编程工作繁杂，效率低下的原因。 3.2 平面铣与表面铣的区别 平面铣需要创建几何体比表面铣复杂，如图1、2所示。它不再是选择一组要加工的面，而是指定部件边界（零件要加工的轮廓）、指定底面（加工的深度）、指定毛坯边界（加工时区域的毛坯）等。图2 表面铣几何体 图3 平面铣几何体 3.3 平面铣与型腔铣、表面铣组合的编程策略 首先采用型腔铣利用大直径刀具完成零件的粗加工，快速去除大量毛坯材料，然后根据零件内拐角半径大小和狭窄部位的尺寸，依次选择直径相适应的刀具生成相继的型腔铣操作切削前一操作中没有切削的剩余材料，最后用表面铣削完成水平面和垂直侧面的精加工。在此编程方法中，使用多个型腔铣操作解决粗加工，系统可以根据型腔铣操作中指定的参考刀具，自动计算前一操作产生的IPW作为后一操作的毛坯，不需要人工干预。再加上型腔铣削的零件几何体直接由零件实心体模型定义，使粗加工编程工作的几何对象的定义很简单。其次使用平面铣操作类型中的表面铣操作做精加工，几何定义更简单。上述型腔铣与表面铣组合的编程方法，可以实现最简捷的平面铣削类型零件的编程过程。4 平面铣削编程方法的应用实例 图4是一个典型的平面铣削零件的模型，材料是铝板2A12，外形尺寸为108m m88 mm30 mm。下面是针对此零件，利用上述编程策略的铣加工编程过程。采用型腔铣削和表面铣削操作，不需要定义任何边界几何对象，仅需要简单地选择实心体和表面作为定义几何。图4 零件图 针对该零件以底面为基准安装在机床工作台上，工件上表面中心为加工坐标系原点，创建平面铣加工。 第一操作。采用直径20mm的硬质合金立铣刀，用型腔铣操作进行粗加工，切削大多数的毛坯材料。零件几何体是整个零件的实心体模型，毛坯几何体是外形尺寸为108 mm88 mm30.3 mm的长方体见图5，边界条件的选择见图6。此操作完成后的结果见图7。主要操作参数如下：零件余量0.2 mm，内外公差0.03 mm，跨距16mm，切削层深度3mm，主轴转速1500r/min，切削进给速度350mmmin。图5 图6 图7 第二操作。通过拷贝第一操作产生第二操作，改用直径8的硬质合金立铣刀，切削参数中的参考刀具指定为直径20的立铣刀(相同于上第一操作的刀具)。目的是切削第一操作在内拐角和狭窄部位的剩余材料。毛坯几何体是由系统根据参考刀具自动计算的IPW，此IPW 相同于第一操作加工的结果(见图7)。此操作完成后的结果见图8。主要操作参数如下：跨距6 mm，切削层深度0.5 mm，主轴转速2500r/min，切削进给速度700mm/min，其余参数同第一操作。图8 第三操作。通过拷贝第二操作产生第三操作。改用直径6mm的硬质合金立铣刀，切削参数中的参考刀具指定为直径8的立铣刀(相同于第二操作的刀具)，目的是切削第一和二操作未能切除的环槽内的剩余材料。毛坯几何体由系统根据参考刀具自动计算的IPW，此IPW相同于第二操作加工的结果(见图8)。此操作完成后的结果见图9。主要操作参数如下：跨距5 mm，切削层深度0.5 mm，主轴转速3000r/min，切削进给速度500mm/min，其余参数同第一操作。图9 第四操作。目的是精加工，操作类型是区域表面铣。零件几何体是整个零件的实心体模型，选1和2水平表面为切削区域，此操作完成后的结果见图10。刀具：直径6mm的硬质合金立铣刀。主要操作参数如下：毛坯距离0.2 mm，零件余量0 ，内外公差0.01mm，跨距16mm，主轴转速950 r/min，切削进给速度400mmmin。图105 结束语 对于平面铣削零件，利用NX6进