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五轴加工中心的CAM软件应该如何选择?

供稿:中国工控网 2017/8/15 9:42:50

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  • 关键词: 五轴加工 CAM
  • 摘要:采用合适的CAM软件进行编程的五轴加工技术可以为用户提供更现实有效的策略来减少循环次数、减少加工步骤、提高表面质量和加工质量并延长刀具寿命,这些对传统的三轴加工来说是不可能的。

  采用合适的CAM软件进行编程的五轴加工技术可以为用户提供更现实有效的策略来减少循环次数、减少加工步骤、提高表面质量和加工质量并延长刀具寿命,这些对传统的三轴加工来说是不可能的。

  五轴加工提高表面质量

  五轴加工技术适用于复杂曲面的加工,因此,在航空航天、汽车、模具模型等领域中被广泛采用。模具加工中使用五轴加工技术的主要优势在于加工时间短、表面质量高。对于模具制造企业,五轴加工技术的应用可以实现更高的产品质量和更短的交货周期。

  定位五轴加工

  现在,越来越多的机床和控制器都可以适应五轴铣削加工的要求,然而在CAM软件方面,真正意义上的五轴联动加工却没有得到足够的普及,有些用户采取的仍是定位五轴加工(3+2)的方式,其中需要进行繁杂的优化。

  定位五轴加工通过一套“三轴”系统来完成,第四和第五轴的加工定位在旋转位置。其主要优势有:可有效利用较短的刀具、刀具伸出较少、切削较快、刀具寿命延长、加工精度和表面精度提高,而这些只需创建一系列定位工作平面即可完成。另外,定位五轴加工所需加工步骤也较少,故节约了时间、降低了机床加工出错率、提高了机床利用率。

  五轴联动加工

  当模具型腔较深且有很窄的部位需要加工时,如果仍采用定位五轴加工的三轴刀具路径,相互干涉通常是难以避免的,与此同时,另外的某些区域可能又无法完全覆盖到。这时,五轴联动加工必然是一个更好的选择。

  当然,市场上不乏一些先进的CAM系统,这些系统能够提供专业可靠的、真正意义上的五轴联动加工方案,比如英国DELCAM公司的PowerMILL软件、德国OPENMIND公司的HyperMILL软件等,它们可使用户在复杂曲面、实体和三维模型上创建连续五轴刀具路径,并且刀具路径都经过自动检查和优化,支持各种各样的加工策略和所有刀具类型。

  五轴联动加工的优势在于能使刀具进给方向与工件表面连续保持合适的角度,以得到更好的表面质量,还能更好地接近倒角,同时也提高了刀具寿命。刀具利用更经济、循环时间降低、一次性装夹,这些都同样节约了时间、减少了机床加工的出错率。

  加工策略

  模具制造中的五轴加工应用主要包括筋板加工、刨角、深孔或芯部加工等,槽加工、倒角、陡壁和五轴钻削等同样可以充分利用到五轴加工的优点。

  采用合适的CAM软件可以改良五轴加工的工艺策略,如:所有刀具路径的振动检查,曲线、点、轮廓、刀具位置自动计算等,都可以由软件自动完成,有些CAM软件还支持所有的刀具设计。其他加工策略包括“点策略”,比如通过刀具找正改良切削条件,提高加工精度等。

  五轴刀具路径常见的问题是刀具在与工件被加工表面接触的法线方向上出现振颤,导致表面质量缺陷,使用简化的基准表面就可以取消振颤解决这一问题。

  完全集成化的刀具路径检验提供了彻底的防止过切和振动检查。机床动作的模拟和检验可测到并显示潜在的振动、轴向移动,并允许在任何轴进行手动调整动作。另外,选择合适的CAM软件可自动避免振动、防止撞击、保护设备。

  CAM软件可帮助用户优化刀具路径。

  Rainbow着色法可显示加工顺序,轴则被反色显示。目测可考虑刀具几何、速度和进给。由于新的CAM特征可描述尖端特性,因此,用户可看到实际的刀具过程和效果,精确地显示进给速度和效果以及工件表面质量,允许在实际加工前预测表面光洁度数值。

  点的重新分配提供了减少加工时间的方式。在一个实例中,通过点的再分配和标准公差数据比较,一台主轴速度为7500mm/min的五轴加工中心可加快循环时间39%。点的再分配使编程人员可以方便地处理刀具路径平滑度以及在该路径上的点的分配,以便得到这些结果。

  刀具路径的优化

  用户价值

  无论哪种方式,对于模具制造企业,使用五轴加工技术的优势主要体现在以下几个方面:

  1、缩短加工时间:五轴加工可减少制造流程和工件装夹次数以及EDM区域和模具抛光加工,因而大大缩短了整体加工时间,缩短了交货周期。

  2、提高质量:使用较短的刀具可以降低偏差,获得更高的加工精度和更稳定的表面质量。

  3、降低成本:五轴加工可以延长刀具的使用寿命,也可减少其他加工设备的使用,如减少电加工设备可以减少电级的使用。

  在实际应用过程中,有经验的用户还会设置很多模板,这样可以更加节约时间并降低日后程序的出错率,并可在计算机上进行完全的过程模拟以防止车间加工时出错。

  用户采用五轴加工时可能需要调节装夹策略,以便在五轴加工的程序编制中尽可能多地顾及工件特征。标准的装夹装置一般不允许接触工件的多个侧面,而专用的五轴工装机构和磁性裝夹机构则可方便地接近被加工零件,因此受到用户的亲睐。

  五轴加工的优势还包括多种加工方式(三轴HSM、定位五轴、连续五轴、五轴钻削等)只需要一台设备即可,而且主轴转速和进给速度较快,另外,五轴机床设备还有体积减小的趋势,而且刚度更好,可以进一步提高企业应用效益。

  五轴加工以及高速加工背后的技术还在继续改进而得到更广泛的应用。对于这些技术与设备的进步,虽然乍看起来投资比较高,但在刀具寿命、效率和实际操作成本等方面的效益已完全抵消了这些初始成本的增加。

审核编辑(王静)
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