摘要:本文以EogeCAM软件及其在汽车模具中的应用为背景,阐明了CAM数控加工的基本步骤与思路,重点叙述了运用EdgeCAM软件实现数控加工的关键技术和难点,探讨和研究了EdgeCAM在汽车模具数控加工中的应用,为数控工艺编程提供参考数据,具有较好的推广价值。
目前EdgeCAM因其功能强大而受到越来越多制造厂商的重视。
EdgeCAM为产品加工和模具制造提供了一套完整的加工解决方案。可支持2轴半至5轴联动的铣削、普通车削以及车铣复合加工设备,并且可与CAD系统实现无缝集成。EdgeCAM的4/5轴联动加工策略现已全面支持标准5轴加工设备。软件操作非常简单而且可以充分体验到多轴加工技术带来的优势,降低了新技术的掌握难度。
EdgeCAM提供了仿真加工功能,能够将加工设备和加工过程中的所有动作进行实时模拟,这对于5轴加工是非常实用的功能,因为在多轴加工过程中,某一点小角度的动作都可能会发生机床干涉的危险。
使用EdgeCAM可对最复杂的模型进行最简单的编程,同时EdgeCAM还全面支持最新的CAD软件,机床设备和刀具。
1 CAD设计
基于EdgeCAM的汽车模具数控加工过程基本上沿袭了一般CAM软件进行数控编程的基本过程,其工作流程如图1所示。 (图片) 1.1 CAD建模
EdgeCAM可以从主流的CAD系统(如Inventor、SolidWorks、Solid Edge、Pro/Engineer、Catia、Solid3000等)中载入实体模型文件,也可以接受iges、dxf、vda、parasolid和acis等格式的文件,直接读取实体模型,无需任何数据转换,而且实体特征参数保持完整,生成的刀具路径可与CAD环境实现动态关联。在同一个操作环境下支持多种实体文件共存,可以将不同格式的实体文件同时打开,将其中任意实体指定为被加工零件、夹具和毛坯。
本文以某汽车的保险杠(见图2)为参考模型,对这个模型的冲压模具进行数控加工。零件的建模是在SolidWorks平台下完成的。(图片) 1.2 CAD模型导入
运行EdgeCAM并打开保险杠模具,按工具栏上的,改变工件的坐标系,使其便于铣削,如图3左下角,EdgeCAM中红,绿、蓝分别代表x、y和z轴。再导入事先画好的毛坯,使其与模具重合。按工具栏上的,指定导入的毛坯为stock,stock在实体仿真中随着切削过程的进行,在尺寸和精度上逐渐接近图3中的模具。(图片) 1.3 模型完善
所谓完善模型就是对CAD模型进行适当处理,使之适合于CAM程序编制,通常有以下内容:
(1)确定坐标系坐标系是加工的基准,将坐标系定位于适合机床操作人员确定的位置,同时保持坐标系的统一。
(2)辅助线和面的制作在选择曲面作加工对象的时候,往往需要一些辅助线和避让面,否则就会出现过切现象。但EdgeCAM推荐的应用模式是选择实体本身作为加工对象,可以减少辅助面和避让面的选择,这是与其他CAM软件不同的地方。
(3)实体模型的修补实体模型在编程过程中,由于工艺因素的影响,某些区域可能不需要加工,EdgeCAM提供自动模型修补功能,在提取特征的时候,选中模型修补特征选项,在查找特征的同时,可以自动生成覆盖现有特征的修补面,使得修补模型的过程自动化。
(4)检查面的应用检查面更多应用在加工对象是曲面的模型中,是用来限定刀具路径范围的非常有效的工具。
与其他CAM一样,EdgeCAM和SolidWorks之间存在几何协同性,一旦零件几何形状发生变化,刀路轨迹会自动地更新,反映新生成的几何形状,可以在产品设计或加工仿真过程中很方便地对产品模型进行完善。
2 CAM工艺分析规划及加工策略
某汽车的保险杠模具材料选为模具钢3Cr2NiMnMo,加工机床为Hermle C1200U。根据模具的几何特点,将加工区域划分为如图3所示,由于各加工区域所处的坐标系不尽相同,针对不同的区域需要转换加工坐标系,参考如图3右上角。根据各加工区的形状,各工序及加工策略的设定见表1。
EdgeCAM中没有特定的半精加工命令,但是可以通过设定刀具、加工余量及公差来达到所要求的精度;无论在粗加工还是精加工阶段都有残料去除加工。所谓的残料去除加工是指由于前一工序所指定的刀具尺寸过大,导致被加工的某些死角难加工到,因此需要重新换刀,加工前一工序无法加工完成的部分。残料去除加工既兼顾了加工效率又保证了精度。(图片) 3 刀轨计算及加工过程仿真
EdgeCAM除了具有强大的加工能力,而且具有非凡的模拟加工手段。EdgeCAM提供了2种模拟方式,其中实体仿真(verify)能够真实的再现整个加工过程,可以加入机床和夹具的仿真,更好地检测加工时的干涉;EdgeCAM在加工模式界面下,还提供了一个仿真功能,可针对任意操作步的走刀过程进行实时的模拟仿真。汽车保险杠模具数控加工的实体仿真过程如图4所示。(图片) 4 后处理
后处理的任务是将刀路轨迹转化为特定机床可执行的加工程序文件。在实体仿真后,确定没有任何干涉,再生成数控代码。EdgeCAM生成的加工文档中包含使用EdgeCAM进行数控加工仿真的全部参数,如刀具库、加工工时、切削参数等。
5 总结
本文从数控加工的一般步骤探讨和研究了EdgeCAM在汽车模具制造中的应用,并针对具体实例进行工艺编程,分析了与其他CAM软件的不同点,为EdgeCAM在数控加工领域的推广应用提供了参考数据。基于图形化编程的EdgeCAM应用于汽车模具的数控加工,程序调试时间大为减少,生产效率大幅度提高,具有较好的推广价值。
11/25/2012
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