Ch10 二维加工.docx
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Ch10二维加工
Ch10二维加工
10.1外形铣削的基本步骤
1)创建基本图形
2)选择需要的机床,设置工作参数
3)新建一个外形铣削刀具路径
4)选择刀具并设置刀具参数
5)设置外形铣削的加工参数
6)校验刀具路径
7)真实加工模拟
8)后处理
10.2公共参数设置
10.2.1选择刀具并设置相关参数
1、选择刀具
在数控铣削加工中最常用的刀具类型有球头铣刀、圆鼻铣刀、平底铣刀三种。
球头铣刀在复杂曲面零件加工中应用最普遍,具有曲面加工干涉少、表面质量好的特点,但切削能力较差,越接近球头底部,切削条件越差。
平底铣刀是平面加工中最常用的刀具之一,特点是价格便宜、切削刃强度高的特点。
圆鼻铣刀广泛应用于粗、精铣削加工中,具有球头铣刀和平底铣刀共有的特点。
2、设置相关参数
(1)依材料设置
(2)依刀具设置
(3)依经验设置
10.2.2坐标
10.2.3高度设置
主要包括安全高度Clearance、返回高度Retract、下刀位置Feedplane、工件表面Topofstock、最后切削深度Depth等5个方面的设置
1)Clearance安全高度:
是刀具开始加工和加工结束后返回机械原点前所停留的高度位置
2)Retract返回高度(参考高度、提刀高度):
是刀具结束某一路径的加工,进行下一路径加工前在Z方向的回刀高度
3)Feedplane下刀位置:
可以理解为快进转工进的点
4)Topofstock工件表面:
工件表面的高度位置
5)Depth最后切削深度:
工件最后的实际切削深度
10.3外形铣削
沿工件的外形轮廓切除材料产生刀具路径,切削深度一般固定不变,但可以加工固定斜角的轮廓。
10.3.1加工类型
2D、2D倒角、斜插下刀、残料加工
10.3.2刀具补偿
在实际的外形铣削过程中,刀具所走的加工路径并不是工件的外形轮廓,还包括一个补偿量,主要包括:
实际使用刀具的半径
程序中指定的刀具半径与实际刀具半径之间的差值
刀具的磨损量
工件间的配合间隙
1)补偿方式:
Compensationtype
MastercamX系统提供5种补偿方式
Computer系统采用计算机补偿方式,刀具中心往指定方向移动一个补偿量,NC程序中的刀具移动轨迹坐标是加入了补偿量的坐标值
Control系统采用控制器补偿方式,由控制器将刀具中心往指定的方向移动一个存储在寄存器里的补偿量,系统将在NC程序中给出补偿控制代码(左补偿G41、右补偿G42),NC程序中的坐标值是外形轮廓的坐标值
Wear系统同时采用计算机和控制器补偿方式,且补偿方向相同,并在NC程序中给出加入了补偿量的轨迹坐标值,同时又输出控制补偿代码G41或G42
ReverseWear系统采用计算机和控制器反向补偿方式,即当采用计算机左补偿时,系统在NC程序中输出反向补偿代码G42;当计算机采用右补偿时,系统在NC程序中输出反向补偿控制代码G41
Off系统关闭补偿方式,在NC程序中给出外形轮廓的坐标值,且NC程序中无控制补偿代码G41或G42
2)补偿方向Compensationdirection
Left若选择的补偿方式为计算机补偿方式Computer,则朝选择的串连方向看去,刀具中心往外形轮廓左侧方向移动一个补偿量;若选择的补偿方式为控制器补偿方式Control,则将在NC程序中输出左补偿代码G41
Right选择的补偿方式为计算机补偿方式Computer,则朝选择的串连方向看去,刀具中心往外形轮廓右侧方向移动一个补偿量;若选择的补偿方式为控制器补偿方式Control,则将在NC程序中输出右补偿代码G42
3)补偿位置Tipcomp
球心
刀尖
10.3.3转角设置Rollcutteraround
None:
图形转角处不插入圆弧切削轨迹,所有转角均为锐角切削轨迹
Sharp:
系统在小于或等于1350的图形转角处插入圆弧切削轨迹,大于1350的转角不插入圆弧切削轨迹
All:
系统在所有转角处均插入圆弧切削轨迹
10.3.4预留量设置(加工余量)
XYstocktoleave:
xy方向的预留量大小(一般为0.1-0.5mm)
Zstocktoleave:
z方向的预留量大小(一般为0.1-0.5mm)
10.3.5外形分层铣削Multipasses..
10.3.6深度分层铣削Depthcuts
10.3.7深度贯穿铣削Breakthru..
10.3.8导引入/导引出设置Leadin/out..
1)导引入/导引出位置Enter/exitatmidpointinclosedcontours选择此项,将在选择几何图形的中点处产生导引入/导引出刀具路径,否则在选择几何图形的端点处产生导引入/导引出刀具路径
2)导引入/导引出过切检查Gougecheckentry/exitmotion启动导引入/导引出过切检查,确保导引入/导引出刀具路径不铣削外形轮廓的内部材料
3)导引出超出量Overlap设置导引出刀具路径超过外形轮廓端点的距离
4)导引入/导引出设置
10.3.9过滤设置Filter..
10.3.10毛头设置Tabs..
10.3.11寻找相交性及误差设置
Infinitelookahead:
系统启动寻找相交功能,在创建切削轨迹前检测几何图形自身是否相交,若发现相交,则在交点以后的几何图形不产生切削轨迹
Linearizationtolerance:
当外形轮廓为曲线时,可以指定最小线性误差值
Max.depthvariance:
当外形轮廓为3D图形时,可指定Z方向的最大变化误差值
练习10-1、加工如下图外形,厚10
练习10-2、加工如下图外形,厚10
练习10.-3、加工如下图外形,厚5和10
练习10-4、加工如下图外形,厚10
练习10-5、加工如下图外形,厚10
10.4平面铣削
10.4.1平面的基本加工方法
面铣削(FaceToolpath)主要用于对工件的坯料表面进行加工,以便后续的挖槽、钻孔等加工操作,特别是在对大的工件表面进行加工时效率非常高
10.4.2面铣削参数设置
1、深度设置
顶面预留量Zstocktoleave:
2、铣削方式设置Cuttingmethod
Zigzag:
双向切削刀具在加工中可以往复走刀,来回均切削
Oneway-Climb:
单向顺切削方式刀具仅沿一个方向走刀顺铣,进时切削,回时空走
Oneway-Convention:
单向逆切削方式
Onepass:
一次性切削仅进行一次铣削,刀具路径的位置为几何模型的中心位置,这时刀具直径必须大于铣削工件表面的宽度
3、刀具移动方式Movebetween
Highspeedloops圆弧方式刀具按圆弧方式移动到下一次铣削的起点
Linear直线方式刀具按直线方式移动到下一次铣削的起点
Rapid快速刀具以直线的方式快速移动到下一次铣削的起点
4、其他参数
Acrossoverlap:
Y方向切削刀具路径超出面轮廓的量
Alongoverlap:
X方向切削刀具路径超出面轮廓的量
Approach:
导引入超出量
Exitdistance导引出超出量
Stepover:
设置两条刀具路径间的距离,当间距大于刀具直径时,会出现加工不到的地方。
Tipcomp
10.5挖槽加工
挖槽加工PocketToolpath能对封闭或非封闭的工件轮廓产生刀具路径。
一般采用端铣刀(平底铣刀)加工。
10.5.1挖槽加工刀具路径的操作步骤
1、绘制零件图
2、选择机床
3、选择Toolpaths/PocketToolpath命令,打开挖槽串连选择对话框
4、选择刀具
5、设置挖槽参数
10.5.2挖槽参数设置Pocketingparameters
1、铣削方向Machiningdirection主要用于设置挖槽时刀具的旋转方向与其运动方向之间的配合。
一般情况下大多采用顺铣加工,有利于延长刀具寿命和获得较好的表面加工质量。
Climb:
顺铣,刀具的旋转方向与其运动方向相反,刀具从工件材料边沿向材料内侧旋转切削材料。
Conventional:
逆铣,刀具的旋转方向与其运动方向相同,刀具从工件材料内侧向材料边沿旋转切削材料。
2、深度分层铣削Depthcuts
3、高级铣削设置Advanced
10.5.3粗加工/精加工参数设置Roughing/Finishingparameters
1、粗加工方式
共8种:
(1)双向切削Zigzag:
产生一组有间隔的往复直线刀具路径来切削凹槽。
其刀具路径相互平行且不抬刀,走刀方式最经济、最节省时间,但刀具易磨损,适合于粗铣加工。
(2)单向切削OneWay:
朝同一个方向进行切削,回刀时不加工。
刀具路径相互平行,且在每一段路径的终点抬刀至安全高度后,以快速移动速度行进至下一段刀具路径起点,再进行切削。
适合切削深度较大时选用,但加工时间较长。
(3)环绕切削ParallelSpiral:
根据每次切削边界产生一定的偏移量,直到加工完成。
由于进刀方向一致,使刀具切削稳定,但不能保证清除切削残料。
(4)环切并清角ParallelSpiral,CleanCorners:
同环绕切削,但在内腔角上增加小的清除加工,可切除更多毛坯,但不能保证将所有的毛坯都清除干净。
(5)等距环切ConstantOverlapSpiral:
根据剩余部分重新计算出新的剩余部分,直到加工完成,比环切方法的加工切削范围大,比较适合加工规则的单型腔,加工后型腔的底部和侧壁质量较好。
(6)依外形环绕MorphSpiral:
根据凸台或凹槽间的形状,从某一个点逐渐递进切削,适合于加工型腔内部存在的单个或多个岛屿。
只能加工一个岛屿,在外部边界与岛屿之间进行逐步切削
(7)高速环切HighSpeed:
以平行环切的同一方法加工内腔,在行间过渡时和转角处以平滑的、优化的圆弧路径和较快的速度进行切削。
刀具不易受损。
(8)螺旋切削TrueSpiral:
从某一点开始,沿螺旋线进行粗加工,刀具路径连续相切,空行程少,能较好地切除毛坯余量。
此种方式在切削时比较平稳,适合非规则型腔时选用,有较好的切削效果且生成的程序较短。
但对周边余量不均的区域会产生较多抬刀。
可将上述8种粗加工方法分2类:
线性切削:
双向切削Zigzag、单向切削OneWay
双向切削产生的刀具路径呈来回线状,单向切削刀具路径朝同一个方向进行切削,回刀时不进行切削
旋转切削:
等距环切ConstantOverlapSpiral、环绕切削ParallelSpiral、环切并清角ParallelSpiral,CleanCorners、依外形环绕MorphSpiral、高速环切HighSpeed、螺旋切削TrueSpiral。
旋转切削是以绕着轮廓的方式清除材料,并逐渐加大轮廓,直到无法放大为止,产生的刀具路径围绕几何轮廓呈旋转状,刀路轨迹在同一层内不抬刀,并且可以将轮廓及岛屿边缘加工到位,是粗、精加工时比较好的选择。
加工方式选择的依据:
线性几何图素构成的轮廓宜采用线性切削方式
旋转几何图形构成的轮廓宜采用旋转切削方式
2、粗切削间距:
指两条刀具路径间的距离
Stepover:
粗切削间距占刀具直径的百分比,一般取60~75%
Stepoverdistance:
直接输入粗切削间距值,与Stepover联动
Roughing:
输入双向和单向粗切削刀具路径的起始方向,即与X轴的夹角。
3、粗加工下刀方式Entry-ramp
刀具在第一次进入材料粗切削时一般是不能直接垂直进入材料进行粗切削的,这样会导致猛烈的震动,容易造成刀具破裂,一般采用螺旋或斜线下刀
螺旋式下刀Helix
斜线下刀Ramp
4、Minimizetoolburial:
优化刀具路径,达到最佳铣削顺序
5、Spiralinsidetooutside:
当采用旋转切削时,系统从内到外逐圈切削,否则从外到内逐圈切削
6、HighSpeed高速环切
7、精加工参数设置
10.5.4岛屿及挖槽区域
岛屿是指在槽的边界之内,但不需要切削的区域,岛屿的外形必须是封闭的
串选P1、P2、P3
P1
P2
P3
串选P2、P3
P2
P3
串选P3
P3
10.5.5挖槽加工的方法
1、标准挖槽加工Standard:
仅铣削定义凹槽内的材料,不会对边界外或岛屿进行加工。
2、面加工Facing:
类似于平面铣功能,能将挖槽加工刀具路径向边界延伸指定的距离,以达到对挖槽面的铣削,面加工在挖槽的同时对边界进行再加工,可以清除边界上的毛刺。
3、使用岛屿深度Islandfacing:
可以设置岛屿顶面的预留量,以待下一加工操作再切削
4、残料加工Remachining:
可以选择较小的刀具对上一个挖槽粗加工操作未加工到的区域进行加工,而粗加工已经加工到的区域不会产生刀具路径
5、开放轮廓挖槽加工Open:
当选取的轮廓未封闭时,只能用此方式加工,系统先进串连封闭再加工此封闭区域。
练习10-6加工如下零件:
槽深10,岛屿高8
练习10-7、利用挖槽及外形加工如下图形:
10.6钻孔加工
10.6.1钻孔点的选择方式
1、手动选点:
用户可以选择存在的点,或输入坐标值,或捕捉几何图形的端点、中点、交点、中心点、四周点等来产生钻孔点
2、自动选点Automatic:
3、图素选点Entities
4、窗选点WindowPoints
5、栅格阵列产生钻孔点
6、圆周阵列产生钻孔点
10.6.2钻孔参数设置
一、钻孔方式及应用场合
1、标准钻孔Drill/Counterbore
主要用于钻削孔的深度小于3倍钻头直径的孔,或者用于镗沉头孔
2、深孔啄钻PeckDrill
主要用于钻削孔的深度大于3倍钻头直径的孔,特别适用于不易排屑的情况
3、断层式钻孔Chipbreak
主要用于钻削孔的深度大于3倍钻头直径的孔,与深孔啄钻不同:
钻头不需要退回到安全高度,而只需要回缩少量的高度,这样可以减少钻孔时间,但其排屑能力不如深孔啄钻
4、攻螺纹Tap
用于加工左、右旋内螺纹
5、镗孔#1Bore#1
以设置的进给速度进刀到孔底,然后又以设置的进刀速度退刀到孔表面,即对孔进行2次镗削,可以产生光滑的镗孔效果
6、镗孔#2Bore#2
以设置的进给速度进刀到孔底,然后主轴停转并快速退刀,即只对孔进行一次镗削,其产生的镗孔效果比上一方式要差些
7、高级镗孔Finebore(shift)
以设置的进给速度进刀到孔底,然后主轴停转并将刀具旋转一定角度,使刀具离开孔壁,避免退刀时划伤孔壁,然后快速退刀
8、混合钻孔Misc.#2
可以综合设置以上几种钻孔方式的参数进行钻孔
9、自定义钻孔Customcycle9~20
二、刀尖补偿
在钻削通孔时,若设置的钻孔深度与材料厚度相同,会导致孔底留有残料,可以通过设置刀尖补偿功能来解决这个问题。
DWELL:
孔底停留时间,单位毫秒,以保证孔深度(盲孔需要设置此参数)
练习10-8利用挖槽、钻孔加工如下零件,槽深10,通孔20
练习10-9:
利用外形铣削及钻孔加工模组加工如图所示工件,δ=12。
练习10-10、利用挖槽和钻孔加工模组加工如图工件。
练习10-11利用平面铣、轮廓铣(或挖槽加工)、钻孔模组加工如下图形
练习10-12利用平面铣、钻孔(挖槽)、外形铣加工如下图形
综合练习10-13利用外形、平面、挖槽、钻孔加工模组加工如下零件,δ=12.
综合练习10-14利用外形、平面、挖槽、钻孔加工模组加工如下零件
综合练习10-15利用外形、挖槽加工模组加工如下零件
综合练习10-16
综合练习10-17
步骤与提示:
1)Φ80面铣;
2)Φ16平底刀粗加工两外轮廓;
3)Φ12平底刀挖槽加工切除残料;
4)Φ12平底刀挖槽(平面)加工小凸台;
5)Φ3中心钻加工3个Φ12的孔;
6)Φ11.8麻花钻加工中间位置孔及3个Φ12孔;
7)Φ35麻花钻扩中间位置孔;
8)Φ37.5镗刀粗镗;
9)Φ38镗刀精镗;
10)Φ12铰刀铰孔;
11)Φ20倒角。
综合练习10-18
步骤与提示:
1)Φ80面铣;
2)Φ12平刀挖槽;
3)Φ12平刀开放挖槽
4)Φ3中心钻定位3孔
5)Φ11.8钻3孔
6)Φ35扩中心孔
7)Φ37.5粗镗中心孔
8)Φ38精镗中心孔
9)Φ12铰2孔
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