CAD/CAM軟件在數(shù)控銑床/加工中心操作中的綜合應(yīng)用

摘 要：本文通過(guò)介紹CAD/CAM軟件的使用，逐步剖析加工一數(shù)控銑床高級(jí)工技能考核試題圖樣的過(guò)程，以有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的操作能力和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑加工 CAD/CAM軟件 PRO/E MASTERCAM 自動(dòng)編程

一、數(shù)控銑加工由操機(jī)部分和編程部分組成

操機(jī)的工作主要是將需要加工的模具工件放在機(jī)床工作臺(tái)面上，壓板、打表、分中、對(duì)刀，包括一系列加工前置順序以及控制面板的坐標(biāo)交換、電腦傳輸程序、啟動(dòng)加工自動(dòng)執(zhí)行，是一個(gè)執(zhí)行工作。而編程部分的工作主要是將需要加工的模具工件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)好，設(shè)定機(jī)械系統(tǒng)，編輯加工方式、加工區(qū)域、加工程序，設(shè)計(jì)程序單，是一個(gè)安排工作。要使加工出來(lái)的成品清爽、漂亮，二者缺一不可。

二、數(shù)控編程分為手工編程和自動(dòng)編程

1.手工編程

手工編程是指編制加工程序的全過(guò)程都由手工完成，它具有編程快速、及時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，特別是具有非圓曲線(xiàn)、列表曲線(xiàn)及曲面的零件來(lái)說(shuō)，采用手工編程比較困難且效率低下，最好是采用CAD/CAM軟件自動(dòng)編程的方法來(lái)進(jìn)行編程加工。

2.自動(dòng)編程

自動(dòng)編程是指用計(jì)算機(jī)編制數(shù)控加工程序的過(guò)程。自動(dòng)編程的優(yōu)點(diǎn)是效率高、程序正確性高。自動(dòng)編程大大減輕了編程人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，解決了手工編程無(wú)法解決的復(fù)雜零件的編程難題。工作表面形狀愈復(fù)雜，工藝過(guò)程愈繁瑣，自動(dòng)編程的優(yōu)勢(shì)愈明顯。在CAD/CAM軟件自動(dòng)編程過(guò)程中，最主要的兩步就是零件造型和生成刀具路徑。

三、常用的CAD/CAM軟件

1.PRO/E設(shè)計(jì)模塊

PRO/E設(shè)計(jì)模塊提供了強(qiáng)大的造型功能，可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線(xiàn)、曲面或?qū)嶓w零件。它包含零件造型、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加工、模具開(kāi)發(fā)、鈑金件設(shè)計(jì)、外形設(shè)計(jì)、逆向工程、機(jī)構(gòu)模擬、應(yīng)力分析等功能模塊，應(yīng)用非常廣泛。

2.UG

UG是采用復(fù)合建模技術(shù)的三維參數(shù)化軟件，是面向制造行業(yè)的CAD/CAE/CAM高端軟件，是當(dāng)今最先進(jìn)、最流行的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件之一。它集合了概念設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、分析與加工制造的功能，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)與產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的結(jié)合，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車(chē)、航空航天、家電以及化工等各個(gè)行業(yè)。

3.MASTERCAM

MASTERCAM MILL銑削加工模塊具有強(qiáng)大的銑削加工功能，主要用于生成二維或三維銑削刀具路徑。它對(duì)于復(fù)雜曲面的生成與加工具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但其零件、模具的設(shè)計(jì)功能不強(qiáng)。

四、數(shù)控銑床自動(dòng)編程過(guò)程

圖1零件加工圖為數(shù)控銑床高級(jí)工技能考核試題。該零件以曲面為主。

圖1 加工零件圖

1.圖樣分析，進(jìn)行實(shí)體繪圖（零件造型）

使用PROE或UG軟件繪制。

（1）拉伸零件底板120mm×80mm，高度5mm；

（2）拉伸陡面100mm×60mm，圓角半徑R7.1mm，高度12mm，拔模角為10°；

（3）掃描切除R2.5mm油溝；

（4）掃描切除中間50mm×25mm橢圓凹位；

（5）倒圓角處理；

（6）拉伸切除10mm×60mm矩形凹位，圓角半徑R3mm，深2mm；（考慮加工工藝，第6步不畫(huà)，只保留曲線(xiàn)待二維加工）

（7）生成IGES文檔，導(dǎo)入MASTERCAM進(jìn)行處理或直接使用UG加工。

2.自動(dòng)編程，生成刀具路徑（以MASTERCAM加工為例）

（1）二維刀路銑削100mm×60mm矩形直面，圓角R7.1mm。加工深度-12mm，每刀切深2mm。使用平刀，刀具直徑10mm，設(shè)置好進(jìn)退刀路徑。

（2）用曲面銑削中的平行銑削方法粗銑曲面，留0.5㎜的加工余量。用R2.5mm的球刀，最大切削間距：2mm，切削角度：0°。干涉平面：斜面底部平面。

（3）用曲面銑削中的平行銑削方法精銑曲面，不留加工余量。用R2.5mm的球刀，最大切削間距0.3mm。切削角度：30°。干涉平面：斜面底部平面。

（4）二維刀路銑削10mm×60mm矩形凹位（可用挖槽方式）。加工深度-2mm，使用平刀，刀具直徑5mm。

（5）用曲面銑削中的等高外形加工精銑斜面和平面間R殘跡處（如圖2所示）。使用平刀，刀具直徑5mm，最大切削深度0.2mm。切削深度限制，最小切深-9mm，最大切深-12mm。干涉平面：斜面底部平面。加工好工件如圖3所示。

（6）仿真加工檢查每個(gè)程序，使程序合理化。

3.后置處理生成加工程序（略）

4.程序校驗(yàn)、程序傳輸并進(jìn)行加工（略）

五、銑削曲面時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

在數(shù)控銑削加工中，銑削曲面相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較復(fù)雜的，因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中需要注意的問(wèn)題比較多。

1.粗銑

粗銑時(shí)，應(yīng)根據(jù)被加工曲面給出的余量，用立銑刀按等高面一層一層地銑削，這種粗銑方法效率高。粗銑后的曲面類(lèi)似于山坡上的梯田。每刀切深視粗銑精度和工件材料而定。

2.半精銑

在較復(fù)雜曲面的零件或大型零件的加工過(guò)程中，增加一步半精加工。半精銑的目的是銑掉“梯田”的臺(tái)階，使被加工表面更接近于理論曲面，采用球頭銑刀一般為精加工工序留出0.5㎜左右的加工余量。半精加工的行距和步距可比精加工大。

3.精加工

最終加工出理論曲面。用球頭銑刀精加工曲面時(shí)，一般用行切法，與半精加工刀軌形成一定夾角。

4.合理運(yùn)用球頭銑刀

球頭銑刀在銑削曲面時(shí)，其刀尖處的切削速度很低，如果用球刀垂直于被加工面銑削比較平緩的曲面時(shí)，球刀刀尖切出的表面質(zhì)量比較差，所以應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣咧鬏S轉(zhuǎn)速，另外還應(yīng)避免用刀尖切削。

5.避免垂直下刀

最好的辦法是螺旋式下刀，進(jìn)到一定深度后再用側(cè)刃橫向切削。CAM軟件一般進(jìn)刀都自動(dòng)設(shè)置斜插式下刀或螺旋式下刀以保護(hù)刀具。在銑削凹槽面時(shí)，可以預(yù)鉆出工藝孔，以便下刀。

6.檢測(cè)

在銑削曲面零件時(shí)，要及時(shí)檢測(cè)工件，根據(jù)公差尺寸安排精加工。

7.檢查

在銑削模具型腔比較復(fù)雜的曲面時(shí)，一般需要較長(zhǎng)的周期，因此在每次開(kāi)機(jī)銑削前應(yīng)對(duì)機(jī)床、夾具、刀具進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋z查，以免在中途發(fā)生故障。

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