传统的工艺一直将EDM做为精密模具加工的最后一道精加工工序。它的优势在于,加工前对电极的检测可较好控制被加工零件的尺寸精度,加工过程中不存在硬性的干涉,热分布小,表面光洁度优于普通CNC机床的加工质量等。但其也有一些缺点,给精密模具尤其是外观极为重要的塑胶模生产带来困难。其一,粗精电极的加工及检测将花费较长的时间。其二,模具的成型需经过两道抛光工序,已很难保证外观塑胶件所需的棱角分明等要求。在现代模具加工中,直接用高速CNC机床铣出高质量的光洁表面,及尽量使用直径细小刀具作深腔或清角高速加工,减少电火花加工,高速低负荷下切削,比低速高负荷切削更快切除材料,减少热变形,提高模具生产效率,已是大势所趋,可称之为机械加工行业的一次革命。
众所周知,高速加工(HSM)对机床性能,刀具夹持系统,刀具质量,被加工零件材料,及CAM软件的要求非常之高,各个环节都需要优良品质才能完成加工。其中影响最大的当属CAM软件。HSM对CAM软件提出了极高的要求:全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查,丰富的符合高速加工要求的加工策略,具有高计算编程速度,强大的智能化操作。而UG在上述要求的都有完美的诠释,加工软件日新月异,而UnigraphicsCAM却始终舞蹈于业界的顶端,这就是我们选择UG的主要原因。
一.粗加工:
高速加工的粗加工所采取的策略是:高切削速度、高进给率和小切削量。UG能尽可能地保持刀具负荷的稳定,减少任何切削方向的突然变化,保持最大和稳定的切削速度。我们使用了淬火至50-55HRC的淬硬材料,传统加工方式先开粗再淬火,然后再进行精加工,工序较长。现在有高速机床、钛涂层合金刀具与UGCAM的保证,可减少此前多余环节。
1.刀具运动控制:UG在刀具运动控制中有极丰富的策略,可以控制到机床的每一个动作。起刀和退刀的圆弧或斜线下刀,层与层之间刀具的多种连接方式,在程式中选用可以避免直线下刀造成刀具刃口损伤甚至断裂,减少频繁的切入切出所造成的冲击。在拐角走刀处,加上等圆角半径连接,光滑切削,大大提高实际的进给速率,避免不连续和突然加速度变化。UG丰富切入切出及连接方式极大限度的满足了高速加工的要求。
另外,UGCAM中还具有独特的区域过滤功能,对于没有中心切削力的牛鼻刀,UG可以使用该功能过滤掉一些加工盲区的路径,并且提出警告,避免断刀事故发生。虽然UGCAD利用强大的DirectModeling后参数花具能将不需进行铣削加工的花特征修改或简化,但无疑这一过滤选项带来效率的提高和加工的安全性。
刀路中过多的空程移动也是HSM的一大忌讳,UG能在粗加工中选择followperiphery{跟随周边}的偏置路径可减少许多不必要的跳刀,通常比followpart{跟随工件}和平行加工路径为佳,大大节省了开粗时间,刀具保持了恒定的切削力也延长了使用寿命。
2.残留粗加工(二次开粗)是半精加工前必须的,并且需要选择比粗加工更小的刀具,从UGNX开始引入了参考刀具功能,能智能快速识别上把刀具所残留的未切削部分(inprocessworkpiece)而留下的台阶,设置成本次切削的毛坯,并能根据设置自动清除残留余量,而进行层层加工从而使余量得到保持均匀,为下道工序做好准备。需注意重叠区域选项要根据两把刀直径的比例设置合适的数值,以免在实心处下刀。
3.高速铣削时,需要避免在铣削时刀完全嵌入而切削受阻乃至断刀。UG粗加工中针对这样的要求,提出了一个独特加工功能:摆线加工(Trorchoidal),摆线加工是利用刀具沿一滚动的圆的运动来逐次、逐层对零件表面进行高速、高效、小切量的非常流畅的切削。结合UG高效的过程毛坯的识别,粗加工的效率得到最大限度的提高。
二.精加工
精加工的基本要求是要获得很高的精度、光滑的零件表面质量,轻松实现精细区域的加工。在半精加工时公差可适当调大,节省计算时间。依我们的经验,所选用的刀具最好小于精加工使用的刀具,或提前清根,避免精加工时刀具在拐角处的碰撞。在有把握的情况下,可将切削余量留少一些,以利于延长精加工刀具的寿命。
1.我们在半精加工时习惯使用fixed-contour中的area-milling方式,其中的onpart功能尤其合适。它可沿着曲面上保持非常一致的切削行距,完整的将所有面粗加工时带来的刀痕做一次彻底清除,保证精加工负荷的稳定性。
2.在实际加工过程中发现,以往使用固定轴铣时,如选择了UG默认的圆弧插补方式{circular-perptoTA},输出的PTP文件容量会较大,尤其是选择45度精加工。在预读能力稍差的机床上,如果使用较高的进给速度,工件表面会产生深浅不一的吃刀现象,使表面光洁度大为下降。在反复的实验中我们找出了一种合适的解决方法,选用了UG提供的另一种圆弧插补方式[circular-perp/parTA},这种方式处理完后的ptp文件大为减小,使得机床的预读负荷减轻,能够轻松的在较高的进给速度下保持非常高的光洁度和表面质量。