Cimatron数控刀具加工——高效加工

随着数控刀具行业的发展，对其加工精度和加工质量都提出了严格的要求，这就需要提高我们现有的加工手段。我们以可转位刀具为例，具体讲解高效加工在Cimatron中的具体应用。可转位刀具刀片槽的加工是数控刀具中重要的加工对象，其主要特点是：空间复合角度，一般多为两轴旋转角度面，尺寸精度和表面粗糙度均要求较高。模具业的发展对数控刀具的制造质量和周期提出了更高的要求。选择一款数控编程软件来完成数控刀具的制造，对数控刀具的好坏和周期的长短起着重要的作用。

加工要点：

第一：必须五轴五联动机床方可实现该数控刀具的加工；

第二：考虑到零件的实际尺寸，所以要求机床具有足够的行程；

第三：加工编程时需要一定的灵活性，也就是对软件的灵活性的要求；

第四：针对该产品的特殊性，必须具有一套完整的加工工艺。

    第一步：粗开排屑槽

    排屑槽的加工，使用4轴直纹曲面加工策略，首先选取被加工曲面的顶部轮廓与底部轮廓，以确定加工范围。可以根据实际情况的不同来确定约束条件，在Cimatron中提供了顶部轮廓、平面和Z层来限制顶部轮廓，而底部轮廓提供了底部轮廓、曲面和平面三种方式来限制。根据该刀具的特殊性，我们选择顶部轮廓和底部轮廓。

    边界的提取是依赖于模型的修复。

    应先使用修复功能 曲面――修改――边界对工件曲面A/B进行修复，然后进行边界的提取。

    刀具参数中设置设置进刀长度20mm，这种方式可以避免刀具在进刀过程中工件发生碰撞的现象。

    切削方向选择单向，行数为1行，这种加工方式大大提高粗加工中的材料切除率。

    在Cimatron编程中，许多参数是互相关联的，也就是说当其中的一个或几个参数确定后，其他与之关联的参数也就确定了。在系统中用数学关系式描述这种关系，以达到减少人工设置参数个数的目的。

    但在选择前应延伸被加工曲面，延伸长度至少大于所使用刀具半径。通过步进方式的选择来控制每次切削深度，这里值得注意的是刀具直径不同被加工深度的选择也就存在着一定的差异。

    第二步：刀片槽的加工

    为了让粗加工时能尽可能地多洗削，增加材料的切除率，应该使刀具轨迹更贴近贴近加工表面，为下次的小刀具加工留下更小的残余量，为此，Cimatron提出了如下刀路轨迹优化方案。

    如图所示，蓝色线条为手工绘制刀具轨迹，黑色线条则为产生的加工轨迹。

    定义切削加工平面以控制切削加工方向，以就是大家常提到的3＋2的加工方式。

    根据被加工表面的形状和尺寸，以及数控编程时所采用刀具的类型和尺寸，确定加工范围。

    通过手工绘制刀路轨迹来控制被加工区域以及所产生刀轨的具体形状，这样不均那获得了可控的表面加工纹理而且对于不规则区域的洗削实现了它的可控性。

    使用2.5 轴――>开放轮廓，定义层切高度的方法来计算切削问题。

    在使用该策略加工刀片槽时，应注意进刀延伸和退刀延伸，从安全性上考虑，延伸量至少应大于刀具半径，这样就可以避免和刀具发生干涉碰撞现象。

    通过轮廓偏移的设定来实现侧壁加工余量，通过这种方法可简单快捷地实现余量控制。

    在这里没有提到机床参数，从高效切削原理方面来讲，在高效切削过程中，机床参数与刀具直径、切削深度、进给和机床本身性能等很多因素有关，一定要结合实际情况来进行合理设置。

    第三步：精加工

    Cimatron的精加工功能具有独到的地方，既有通常的沿表面光刀的加工方法，还有先进的区域识别能力，即对零件的形状可以进行有效的斜率分析，在一个加工过程内部可以实现对垂直区域的等高线加工，对平坦区域实现沿表面光刀的加工。这些提高了加工的效率和加工的质量。

    针对现有零件特定表面的单独加工，使得编程人员对特定区域的编程非常灵活，选择要加工的曲面即可以得到所需要的加工轨迹，避免了象其它系统那样的呆板和烦琐性。

    加工方法的灵活性还体现在工艺参数的设定上。在Cimatron中工艺参数的设定可以采用参数化的方法完成，如在设定加工高度和加工的最深位置时，这些和零件几何相关的信息不需要用户去麻烦地测量零件上点的坐标再根据测量结果出入数值，而直接设定为系统的参数变量（maxpz和minpz），和工艺相关的参数具有代数相关性，如切削的深度和侧向进给的大小可以直接建立为加工刀具直径的关系式，工艺参数的临时修改不会使用户对相关的所有工艺参数都重新填写。

    第四步：应用模板

    Cimatron的自动化加工功能非常完善和优秀，我们可以根据该加工策略收集和积累典型的工艺过程及其参数而形成加工模板。该模板是根据单位的具体情况而生成的，也是实际加工经验的总结。该加工模板具有参数化自适应的功能，对已有加工模式的任何修改，与修改相关的其他工艺参数都能够随之修改，具有很好的适应性。加工的自动化技术将提高今后数控编程的效率与安全合理性。

    本文介绍的Cimatron针对数控刀具高效加工的解决方案，在有限的人为干预的情况下，能自动生成数控程序，并在实际加工中应用。实践证明Cimatron针对数控刀具的解决方案编程效率高，在很大程度上避免了人为错误，在实际应用中取得了良好的效果。