基于CimatronE12殼體零件設計與多軸加工
發布時間：
2017-06-07 18:29
1、前言：
CimatronE系統是以色列Cimatron公司開發的CAD/CAM集成化的軟件系統，CimatronE是一個使用參數和變量化特征造型技術，使用同一的數據庫，具有造型設計、裝配設計、三維標注、模具設計、數控加工、標準模架等功能模塊。CimatronE的數控加工技術一直處于世界領先的地位，被世界工模界認為是最杰出的數控編程系統之一。
2、典型零件建模
利用CimatronE的強大的三維建模功能，通過拉伸、旋轉、切除、導動等造型命令，建立殼體零件的三維模型。建立的模型如圖1 所示。
圖1 工件三維模型 圖2 建立工件坐標系
3、數控加工
3.1、零件加工工藝分析
此零件的內外錐度已經由前面的車工工序加工完成，該零件是由截面旋轉為基礎建立，采用三爪卡盤裝夾，根據對此零件的結構分析，確定該零件的加工路線，此零件的外錐度上的平面和異型孔采用五軸聯動加工，圓錐面上四個Φ25，深3的圓孔、M20*1深10的螺紋采用五軸定位加工。
3.2、選擇加工原點、建立坐標系
考慮到工件的測量和對刀、校正的方便性。將加工坐標系建立在工件上表面的幾何中心。建立的坐標系如圖2 所示。
3.3、刀具設定
通過對零件的加工工藝分析，加工異型孔和Φ25圓孔采用Φ16的合金刀。Φ20*1螺紋底孔采用Φ10平刀、螺紋采用Φ11的螺紋刀。異型孔上四個R3的圓角采用Φ6立銑刀。
3.4、規劃加工刀具路徑
3.4.1加工異型孔平面
為了便于加工首先將異型孔上表面補全，補面結果如圖3 所示。加工異型孔平面采用:加工程序/五軸加工/通用策略/平行于曲線銑。加工刀路如圖4所示。
圖3 異型孔補面 圖4 加工異型孔表面刀路
3.4.2 加工異型孔
加工程序/五軸加工/通用策略/兩曲線之間仿形銑。異型孔的實際加工材料去除量比較大，實際加工中為了提高加工效率，刀具：Φ6的合金刀。粗加工時異型孔的側壁單邊留0.5mm的余量。沿著異型孔的側壁環繞一周將多余的材料去除。精加工采用同樣的方法將單邊0.5mm的余量去除。加工參數如圖3所示 ，加工刀路如圖4所示 。
圖3 異型孔加工參數 圖4異型孔加工刀路
3.4.3加工Φ25孔
四個Φ25的孔采用五軸定位加工，首先建立局部加工坐標系，將坐標系建立在M20*1螺紋孔的上表面中心，如圖5所示。激活局部坐標系，由于Φ25孔有公差，采用先粗后精的次序加工，加工策略采用：加工程序/2.5軸/毛坯環切，粗加工：加工參數側面留余量0.5，底面余量0。精加工：加工參數側面留余量、底面余量0。加工刀路如圖6所示。
圖5 建立局部坐標系 圖6 Φ25孔加工刀路
3.4.4 螺紋底孔加工
M20*1螺紋底孔采用五軸定位加工加工，坐標系沿用加工Φ25孔的局部坐標系。刀具：Φ10立銑刀，加工M20的底孔Φ19圓孔。M20*1螺紋底孔的加工策略：加工程序/2.5軸/毛坯環切。
3.4.5螺紋加工
四個M20*1螺紋采用五軸定位加工 ，由于CimatronE沒有銑削螺紋的專用模塊，這里采用做輔助面和輔助線的方法實現螺紋的加工。首先做一個Φ20的輔助面，再做一個基半徑10、螺紋高10、 螺距1、逆方向的螺旋線，如圖7所示。M20*1螺紋底孔的加工策略：加工程序/局部操作/局部三軸/曲線投影銑。螺紋加工刀路如圖8所示。
圖7 建立輔助面輔助線 圖8 M20*1螺紋加工刀路
四個M20*1螺紋均布在工件圓錐面上，由于做輔助面和輔助線的方法來編制螺紋程序比較繁瑣，其余三個采用CimatronE自帶的轉換功能來加工，具體方法：加工程序/轉換/復制整列/刀路軌跡/放射銑削。
圖7 加工策略選擇 圖8 加工參數設定
程序：圖6顯示的螺紋程序，陣列中心：圖2顯示工件坐標系原點。加工刀路如圖9所示
圖9 陣列加工螺紋 圖10 數控加工驗證圖
4、結束語
隨著科學技術的不斷發展，多軸聯動數控機床已成為加工企業最為重要的加工工具，多軸聯動數控機床在制造業領域發揮著越來越明顯的優勢。通過對這個典型零件的加工。使用傳統的加工方法必須進行多次裝夾，裝夾校正的時間占據總加工的時間的比例加大。采用五軸加工只需一次裝夾就可以加工出三軸多次裝夾才能完成的退刀槽，孔位和螺紋。不但提高了零件的加工精度，而且大大提高了產品的加工效率。
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