谈数控编程及在重型汽车模具加工中的应用
点击数：7321 次 录入时间：03-04 11:40:50 整理：http://www.55dianzi.com 电工基础
前言 数字技术是制造业信息化工程的关键技术之一，数控加工是现代制造重要的组成部分。自1952年在美国出现了世界上第一台数控铣床，按控制器的技术发展至今已经历了5代，同时，数控编程技术也从手工编程发展到自动编程。早期的数控程序由手工编写，只能针对点位加工或几何形状不太复杂的零件。自动编程是用计算机来协助完成数控加工编程编制，又从APT（Automatically Programmed Tool）语言编程发展到如今的图像编程。20世纪70年代，由于贝塞尔（Bezier）曲线算法、B样条曲线算法的提出，达索（DASSAULT）飞机制造公司推出了含有三维曲面功能的造型系统CATIA软件，推动了CAD和CAM向一体化的方向发展。近年来，在CAD/CAE/CAM一体化概念的基础上，又逐步形成了计算机集成制造（CIMS）的概念，向着集成化、智能化、可视化、虚拟化的方向跃进。 在加工制造方面，近年有资料显示，在欧美日等发达国家中，现代制造业的数控化率达35-70％，而我国只有不到1％ 。加入WTO以后，国内制造业开始了前所未有的发展，并快速成为全球重要的制造基地，2000年以来每年新增各类数控设备在5万台套以上，并以35％的速度持续增长。随着急速跟进的跨跃式的技术升级，业内对掌握数控编程、加工等现代制造技术的新型人才也形成了巨大的需求。 中国重汽集团济南卡车股份有限公司工具厂自1987年开始引进大型仿形/数控铣床，在一段时期内只能用于靠模仿形加工，1995年购买了三维造型软件，基于数模的数控加工工艺才开始在制造中逐渐发展起来。2001年中国重汽集团公司重组，重组后的工具厂开始对冲模、大型锻模、电极的制造全面改为数控加工，并形成一定规模。2002年工具厂在人员比1997年减少52％的情况下，模具工装产值却增长了131％；2003年人员较上一年又减少16％，预计年产值将增长27％左右。如此的高速跨步，其中与CAD/CAM技术的应用与兴旺有着必然的联系。今天，数字技术作为一种巨大的生产力，在制造业已经被越来越多的人认识到了。 数控加工编程及CAM软件的工艺特点 数模与CAD/CAM软件 数模即图像编程中加工零件的计算机三维造型，是数控加工程序的母体，重卡工具厂近几年大部分模具、全部电极的数控加工都需要自己创建数模。目前国内用于工业CAD三维设计的软件大多数来自欧、美等国，较热门的有PTC公司的Pro/Engineer；EDS公司的Unigraphics、I-Deas、SolidEdge；IBM/DASSAULT公司的Catia；还有SolidWorks、Cimatron以及Autodesk公司的MDT、Inventor等等，其中多为交互式CAD/CAE/CAM系统。常用的数控加工软件一般分为两类，一为大型CAD软件的一体化CAM模块，如UG、CATIA等，其编程功能强大，但要用好也有一定的难度；还有一类是CAD功能相对较弱而CAM模块比较出名的中型软件，主要特点是功能实用又相对较容易掌握，可谓高手新手都能用的，如以色列的Cimatron；CNC公司的MasterCAM； DelCAM公司的PowerMill等。作者使用过PRO/E、Catia、UG、Cimatron等软件，感觉综合应用还是UG较为理想，它的混合建模给予了用户很大的个性化空间，加工编程模块功能强大，提供的后处理编译器可为不同的机床系统作出适合的后处理文件。下文所谈及的编程实例，均为使用UG软件。 刀具应用选择 刀具的选择主要反映在模具的曲面、异形型腔加工方面，我们使用较多的是WALTER厂家的仿形铣刀，进口刀价格虽高但耐用，综合性价比高。粗加工多用可转位硬质合金球头刀、端铣刀或圆鼻刀，精加工用单片硬质合金球头刀，清根用粗加工刀、精加工刀或锥度球头白钢刀。 机夹刀的合金刀片要根据不同的加工材料来选用，错用将缩短刀片寿命。使用球头刀精加工时，在能满足曲面形状几何要求的前提下优先使用大直径刀。刀具使用当否直接关系到模具制造的成本、质量及效率。随着新材料的不断出现，程序员也应在实践中潜心研究，不断探索、应用新的刀具调整编程工艺。 数控加工工艺 数控加工一般的粗框架工艺路线是：粗加工--清根--半精加工--清根--精加工--清根。 粗加工 粗加工的目的，是以较快的速度大面积地去除材料余量，使残留的毛坯接近零件形状，同时要做到安全、经济。粗加工的对象一般有两种情况，一种是方料毛坯，即从平面开始加工；再一种是铸钢件、钢板焊接件等带有一定零件形状的坯料，这是汽车车身模具中使用较多的。数控程序的原则是尽量保持连续切削，刀具频繁出入切削材料容易被损坏，同时增加了机床操作难度。对方料毛坯进行粗加工多采用分层切削的方法，每层环形走刀或平行走刀，层间螺旋下刀。切削层间下刀的角度取值一般小于15°，深度取刀直径的12－25％为宜，每层的步距根据模具材料不同一般不大于刀具直径的30％。我们的干法是："少拉快跑，活好刀好"，即取较小的切削量、较快的进给速度，保证了工件的加工质量和效益，保护了刀具。对于复杂的型腔，可以采用大、小几把刀具分别开粗，把上一道工序加工完的几何体作为下一道工序的毛坯来使用，以提高加工效率和连续进刀率。图2是用UG软件做粗加工时，参考毛坯与不参考毛坯生成的刀轨的比较。[1] [2] [3] 下一页
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