CAM技術(shù)在數(shù)控銑床導(dǎo)軌加工中的使用

摘 要：本文探討利用CAM技術(shù)解決導(dǎo)軌在實(shí)際生產(chǎn)中的三維坐標(biāo)計(jì)算和加工尺寸連接的問(wèn)題，減小程序配合誤差，提高加工精度和生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：CAM 數(shù)控銑 導(dǎo)軌 加工過(guò)程

導(dǎo)軌在普通銑床上用手工加工無(wú)法達(dá)到弧度連接這一加工要求，而CAM技術(shù)與數(shù)控銑床的有效結(jié)合恰恰解決了尺寸連接這一難題，不但減小了尺寸連接的誤差，還提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，而且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。下面筆者以導(dǎo)軌的實(shí)際加工為例，探討CAM技術(shù)與數(shù)控銑床加工導(dǎo)軌的數(shù)控編程及加工過(guò)程，如圖1、圖2。

圖1 導(dǎo)軌零件圖

圖2 導(dǎo)軌剖面圖

注：圖中1、2分別為鐵層和銅層

一、分析零件

在正式加工時(shí)，首先應(yīng)當(dāng)對(duì)零件圖樣（圖1、圖2）進(jìn)行仔細(xì)分析，內(nèi)容包括：

1.分析待加工面

一般來(lái)說(shuō)，在一次加工中，只需對(duì)加工零件的部分表面進(jìn)行加工。這一步驟的內(nèi)容是：確定待加工面及其約束面，并對(duì)其幾何定義進(jìn)行分析，必要的時(shí)候?qū)υ紨?shù)據(jù)進(jìn)行一定的預(yù)處理，要求所有幾何元素的定義具有唯一性。

2.確定加工方法

根據(jù)零件毛坯形狀以及待加工表面及其約束面的幾何形態(tài)，并根據(jù)現(xiàn)有機(jī)床設(shè)備條件，確定零件的加工方法及所需機(jī)床設(shè)備和工夾量具。

3.確定編程原點(diǎn)及編程坐標(biāo)系

一般根據(jù)零件的基準(zhǔn)面（或孔）的位置以及待加工表面及毛坯上選擇一個(gè)合適的編程原點(diǎn)及編程坐標(biāo)系（也稱為工件坐標(biāo)系）。

4.對(duì)待加工表面及其約束面進(jìn)行幾何造型

這是上機(jī)編程的第一步。對(duì)于CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般可根據(jù)幾何元素的定義方式，在前面零件分析的基礎(chǔ)上對(duì)加工表面及其約束面進(jìn)行幾何造型。

5.合理的刀具選擇

對(duì)于有復(fù)雜曲面的零件，則需要對(duì)加工表面及其約束面的幾何形態(tài)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果才能確定刀具類型和刀具尺寸。這是因?yàn)椋瑢?duì)于一些復(fù)雜曲面零件的加工，希望所選擇的刀具加工效率高，同時(shí)又希望所選擇的刀具符合加工表面的要求，且不與非加工表面發(fā)生干涉或碰撞。由于在某些情況下，加工表面及其約束面的幾何形態(tài)數(shù)值計(jì)算很困難，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和直覺(jué)選擇刀具，這時(shí)，便不能保證所選擇的刀具一定是合理的。在刀具軌跡生成之后，還需要進(jìn)行一定的刀位驗(yàn)證。

6.刀具軌跡生成及刀具軌跡編輯

對(duì)于CAD/CAM數(shù)控編程系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，一般可在所定義加工表面及其約束面（或加工單元）上確定其外法向矢量方向，并選擇一種走刀方式，根據(jù)所選擇的刀具（或定義的刀具）和加工參數(shù)，系統(tǒng)將自動(dòng)生成所需的刀具軌跡。所要求的加工參數(shù)包括：安全平面、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、線性逼近誤差、刀具軌跡間的殘留高度、切削深度、加工余量、進(jìn)刀段長(zhǎng)度及退刀段長(zhǎng)度等。當(dāng)然，對(duì)于某一加工方式來(lái)說(shuō)，只要求其個(gè)別部分加工。

二、數(shù)控編程與模擬加工

在數(shù)控銑實(shí)際加工之前，要先進(jìn)行刀路模擬，這樣可以找出在程序編寫過(guò)程中失誤的地方，大大避免了模具實(shí)際加工時(shí)的錯(cuò)誤，強(qiáng)化了刀路的效率和安全性，有效地保證了加工工件的質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

三、工件的裝夾、找正

1.裝夾

首先在導(dǎo)軌四角和中間部位墊上厚1mm的銅墊，然后用定位壓板壓在銅墊處夾緊。銅墊主要作用是防止在加工時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力變形。

2.找正

在刀具上粘上劃針，然后使用模擬刀具加工，沿工件大致外形輪廓找正（加工銅層時(shí)同理沿外形劃線找正）。

四、工件的加工

首先對(duì)鐵層進(jìn)行外形加工，主軸轉(zhuǎn)數(shù)為200r/min、進(jìn)給量為40mm/min，要根據(jù)工藝要求留出下道工序的加工余量。鐵層經(jīng)過(guò)外形粗加工后焊接凹槽內(nèi)銅層（防止熱變形的發(fā)生）。銅層焊接完畢后，首先對(duì)銅層進(jìn)行半精加工，然后對(duì)工件進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)測(cè)量結(jié)果修改刀具補(bǔ)償進(jìn)行精加工，精加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)數(shù)為300r/min、進(jìn)給量為60mm/min，加工完畢后對(duì)加工工件進(jìn)行測(cè)量、核對(duì)，要根據(jù)加工要求留出鉗工研磨余量。

參考文獻(xiàn)：

[1]明興祖，能顯文.數(shù)控加工技術(shù)（第2版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

（作者單位：渤海船舶職業(yè)學(xué)院）