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1、精雕实例应用精雕实例编程、加工表壳零件的编程过程(JDPaint5.0软件)一、实例介绍:本实例使用的图形,如图1所示,是零件的3D造型图。整个造型就是本实例的加工图形,尺寸为26.2635.397.24;工件在毛坯情况如图2所示,图1 工件的3D造型图图2 毛坯图(其中黑色线条表示毛坯,红色表示工件)本实例使用的材料为金属铝,有平底6mm、4mm、3.175mm和2mm刀具,球头R2、R1.59和R1刀具可供选择。通过本实例需要达到的目标是:1、 掌握综合零件的工艺分析方法;2、 掌握多种加工方式结合加工的方法;3、 掌握软件的灵活应用。二、编程操作过程(由于在前面实例编程过程里边已经有比较
2、详细的软件操作说明,本实例中关于前面已经介绍过的过程,就不详细说明,不明白的地方参看前面的相关过程)1、调入图形文件给定文件的格式为IGES,文件名为biaoke.igs,在JDPaint5.0 “曲面造型工具” 中使用输入的方式的打开文件,打开后的文件如图3所示 图3 给定的图形文件2、工艺分析工艺过程分析。从工件的形态来看,是一个结构比较复杂的工件;既有水平面,又有陡峭面;既有平坦面,又有陡峭面;既有大弧度面,又有小弧度面。在编程的时候,如果按照加工简单面的思路,先用一把刀去粗,把大部分先去除,表面留35个丝的余量,再用一把刀精加工。若精加工刀具用的半径比较大,小曲率半径的曲面加工不到,若
3、使用刀具的半径太小,小曲率曲面加工到位了,加工效率太低;整个造型使用一个路径加工完成,水平面和竖直面的加工效果和效率都比较差,图4就是加工不到位和加工效果差的现象。 图4所以,在加工比较复杂工件时,粗加工和加工简单工件一样,精加工就不能够采用加工简单曲面的思路,应根据曲面造型形态特点,对每一个部位根据其形态特点,采取合适的加工方式,进行局部加工。对于水平和竖直的面采取二维加工方式加工,加工效果好,效率还高;对于陡峭面采用等高外形方式加工比较合适;对于平坦面采用平行截线比较合适;对于圆环状的平坦面采用径向放射比较合适,总之采用最合适的加工方式去加工。对于本例我们可以进行以下过程进行加工:1) 粗
4、加工,如图5所示: 工件毛坯 留大余量去粗后 图52) 加工内部水平和竖直部位,如图6所示: 加工曲面 加工后结果 图63) 加工环状面,如图7所示: 加工曲面 加工后结果 图74) 加工剩下的平坦面,如图8所示: 加工曲面 加工后结果 图85) 加工陡峭面,如图9所示: 加工曲面 加工后结果 图96) 加工4个小圆弧面,如图10所示: 加工曲面 加工后结果 图107) 处理底面,如图11所示: 加工完成 图11工艺方法的选择。前面已经分析出工艺顺序,接下来选择相应的加工方法。1) 粗加工,根据毛坯和工件特点,适合选用区域粗加工。2) 加工水平竖直部位,由于已经进行了粗加工,工件表面留下的余量
5、已经很少,除了中间圆形底面,其它部位都比较适合使用轮廓加工,中间的底面使用区域加工。3) 加工环状面,从面的形态特征分行,面比较接近回转面,面从里到外是向圆弧状向下倾斜,为保证加工效果的一致性,采用径向放射精加工比较合适,以面的中心位置为放射中心。4) 加工图形剩下的平坦面,从造型中可以看出,该面比较平坦,对称向两边倾斜,比较适合采用平行截线方式,走到方向于面的倾斜方向一致。5) 加工陡峭面,加工陡峭面一贯比较合适的加工方式就是等高外形。6) 加工4个小圆弧面,由于小圆弧面比较小,有刚好是球面一部分,半径还是1,可以采取比较特殊的加工方式,那就是用R1的球头刀直接以钻孔的方式加工。7) 底面处
6、理,从形态特点分析来看,比较适合采用区域加工的方式。3、选择加工刀具、作辅助图形、确定工件原点确定加工使用的刀具。先确定粗加工刀具由于本工件不是太大,也不算很小,工件上几个向内凹的部位,曲率半径只有2和2.7;使用6mm刀具,可以使加工效率高一些,但在这些部位的余量就会大一些;使用4mm刀具加工效率稍低一些,但这些圆角位置的加工余量就会均匀一些。所以在这里粗加工确定选用使用4mm平底刀。二维加工的刀具,从前面也分析结果,已经可以确定,使用3.175mm平底刀比较合适。曲面精加工,由于工件陡峭面和底面结合部为尖角,上面的平坦面和竖直结合是尖角,所以使用平底刀加工比较容易加工到位,因此在这里选用平
7、底刀,从前面测量得知,最小圆角为R2,使用一致大小的刀具加工效果会比较差,因此在这里选用3.175平底刀。4个小圆弧面加工,从前面分析已经可以确定,使用R1球头刀。作外形加工的辅助图形。从前面的加工方法分析,可以知道,粗加工、二维加工和最后的钻孔加工需要作加工辅助图形。前面已经有过详细的操作步骤,这里就不再纤细介绍。粗加工辅助图形,工件毛坯是直径55mm的圆柱,因此只需要以工件中心为圆心画一个直径为55的圆即可,图12所示。 图12 图13二维加工辅助图形,在“绘图”菜单中用“曲面上线”功能,把相应曲面的轮廓先提取出来,如图13所示。再用用“画点”的方式,捕捉4个曲面的顶点画出4个点,如图14
8、所示。图14确定工件原点。从前面的毛坯图,可以得知本实例加工是在一块比工件稍大的毛坯上加工,为方便在机床上面定义原点,把XY的原点定义在工件的圆形中心,Z轴方向一般情况下定义在工件的最高点。使用“变换”下拉菜单中的“图形居中”功能,图15所示,把图形的中心和顶部移动到工件原点,如图16所示。 图15图形居中 图16移动后结果4、填刀具路径(这里不再详细说明操作步骤,主要是加工参数和以前没有使用过的功能)1) 开粗a. 加工图形选择全部曲面和直径55mm的圆,如图17所示; 图17加工图形 b. 在“设定雕刻范围”对话框中,选择“区域粗雕刻”参数如图18所示; 图18 图19 c. 选择4mm平
9、底刀的刀具,“切削用量设置”如图19所示; d. 其它参数设置同其它曲面粗加工设置一样,最后生成的路径如图20所示。图20 开粗路径2) 二维加工该项目要作的内容有3个侧壁轮廓精加工,和两个底面的精加工。两个侧壁,主要有两个向内的侧壁和一个向外的侧壁,具体加工尺寸范围从工件上测量,这里不再介绍,主要说明一下切削用量参数,如图21所示。底面精加工时,切削深度范围注意给正确,其它参数与平时加工一样。下面举例说明深度范围的设定,比如中间圆形平面,通过测量得到工件的底面Z向坐标是-3.34,粗加工留余量为0.15,所以粗加工后,工件底面上的材料表面高度坐标为-3.19,所以在“设定雕刻范围”时,参数应
10、该是图22所示的,选用平底3.175刀具,外围底面的做法也是一样。 图21 图223) 环状面加工环状面加工,采用径向放射方式进行精加工,这里主要说明两点。一是,保护面问题,一般情况下,在加工边界重合的多个相邻曲面中间的一个或几个时,必须把相邻的曲面作为保护面选择,否则刀路计算出来后可能会过切相邻的曲面,但对于环状面,在当前条件下,就可以不用选择保护面,因为改图形的相邻曲面为竖直面,且在其下方,所以不可能产生过切,如图23所示。二是,径向放射走刀的放射中心问题,放射状走刀的放射中心一定要放在,圆环的圆心或中心的位置,否则刀具路径就不是我们所预期的,如图24所示,只有在中心刀具路径才比较规则、均
11、匀、一致。选用平底3.175刀具,“路径间距”设置0.05左右。 图23 图244) 平坦面加工平坦面加工,采用平行截线方式进行精加工,这里主要说明两点。一是,还是保护面问题,加工平坦面时,必须把与平坦面相邻的在平坦面上方的竖直面选中,作为保护面,下方的与其相交的陡峭面不用选,如图25、26所示。二是,平行截线路径角度问题,路径角度一般情况下,选择与曲面弧度变化比较大的方向一致,如图27所示,这样的刀路加工效果比较好。选用平底3.175刀具,“路径间距”设置0.05左右。 图25 图26图275) 陡峭面加工陡峭面加工,采用等高外形方式进行精加工,这里主要说明一点那就是是,还是保护面问题,加工
12、陡峭面时必须把相邻的曲面都作为保护面选中,否则就会在相邻面的位置生成等高路径,产生过切刀路,如图28、29所示。选用平底3.175刀具,“路径间距”设置0.05左右,生成的路径如图30所示。 图28 图29 图306) 4个小圆弧面加工4个小圆弧面加工,“加工图形”选择4个点,“加工方式”选择“钻孔”,雕刻范围设置从小圆弧面测量,如图31所示,选择“球头2.0”刀具,“切削用量”参数如图32所示,其它参数默认,生成的刀路如图33所示。 图31 图32 图335、加工模拟 刀具路径全部生成后,显示出来的路径如图34所示;水平、竖直部分使用二维方式加工,路径简炼,但完全可以达到要求,可以提高加工效率,如图35所示;曲面部分采用多种加工方式结合,使得刀具路径在曲面表面均匀覆盖