數(shù)字化精密制造工程應用 課件 項目7 復雜形態(tài)復合加工類零件-玉米銑刀刀體

《數(shù)字化精密制造工程應用》，本書緊密對接制造業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢，全面講授數(shù)字化精密制造技術及其在SurfMill軟件端的應用，內(nèi)容包括產(chǎn)品構型、工藝路線制定、加工、在線測量等過程中的數(shù)字化技術應用。項目7復雜形態(tài)復合加工類零件-玉米銑刀刀體項目概述工藝分析編程仿真上機加工章節(jié)目錄7.1項目背景介紹7.2工藝分析與編程仿真7.3加工準備與上機加工7.4項目小結(jié)7.1項目背景介紹7.1.1復雜形態(tài)復合加工類零件1.零件介紹所謂復雜形態(tài)復合加工類零件指零件本身特征數(shù)量多、形態(tài)復雜、加工精度要求高，需要借助鉆、銑、鏜、鉸、磨等復合加工工藝，且加工制作工藝需耗資巨大、耗時長所加工制作出來的零件。2結(jié)構件特點（1）交付周期——通常情況下零件越復雜，加工時間就越長。（2）成本——高度復雜零件的成本比低復雜度的零件高出2到10倍。（3）質(zhì)量——當增加設計的復雜性時，更有可能出現(xiàn)質(zhì)量問題，而質(zhì)量問題會增加成本和交付周期。此外，實現(xiàn)更密集的質(zhì)量要求的成本也更高。（4）可制造性——如果零件更復雜，通常不容易制造，降低復雜性都意味著提高可制造性。7.1.2玉米銑刀刀體簡介玉米銑刀是CNC加工刀具中的一種，主要由刀體和刀粒兩部分組成。由于其自身加工精度高，抗震性強，耐高溫，工藝性能好的特點，常用于大型工件、模具粗加工以及不銹鋼和高溫合金材料加工。本案例主要講解玉米銑刀刀體的加工工藝，以及機械加工方法。7.2工藝分析與編程仿真7.2.1工藝分析1.特征分析玉米銑刀尺寸Φ130*169mm，材料是H13(HRC48)，工件由刀片槽定位面、刀片槽、排屑槽、螺紋和避空面等特征組成。。2.毛坯分析本案例的來料毛坯為精車毛坯，其尺寸規(guī)格為Φ130mm*170mm。如圖7-2-2所示，外圓和中心孔尺寸已加工到位。3.材料分析本案例的材料為7075鋁合金。4.加工要求分析

該工件加工區(qū)域是頂斜面、刀片槽、排屑槽等，加工特征共計680處，這些特征分布在不同區(qū)域各個角度上。。5.加工難點分析（1）刀片偏心角。（2）加工基準。章節(jié)目錄7.1項目背景介紹7.2工藝分析與編程仿真7.3加工準備與上機加工7.4項目小結(jié)7.2工藝分析與編程仿真7.2.2編程準備1.選擇加工方式采用五軸加工夾具由工裝底座，刀柄定位面基準和緊固螺釘組成，如圖所示。工裝底座為錐形結(jié)構，既保證了工裝的強度也避免后續(xù)加工過程中刀柄與工裝產(chǎn)生干涉。毛坯與工裝采用螺栓固定且接觸部位設有定位面，保證加工過程中基準統(tǒng)一，工件緊固。2.選擇裝夾方式3.選擇關鍵刀具玉米銑刀中最小R角為1.5mm，故最大需使用Φ1mm的球頭刀進行加工；玉米銑刀刀體存在多個M3.5螺紋孔，沉頭孔，所以需要2.9的鉆頭與M3.5的螺紋銑刀。4.選擇機床型號北京精雕GR400T五軸高速加工中心。7.2工藝分析與編程仿真5.工步規(guī)劃經(jīng)過分析，本案例產(chǎn)品通過一道工序可完成加工，其加工路線如圖。6.管控方法分析1管控環(huán)境溫度3管控刀具狀態(tài)2管控機床狀態(tài)4管控關鍵工步7.管控技術（1）在機檢測（2）工步設計7.2工藝分析與編程仿真7.2.3仿真設置與編程1.搭建數(shù)字化制造系統(tǒng)（1）導入模型將模型的圖層根據(jù)模型不同部分進行管理，便于后續(xù)操作的高效拾取，如圖a所示。

（2）設置機床單擊“機床設置”按鈕，在“機床類型”選項區(qū)域中選中“5軸”，選擇“JDGR400T_P15SHA”，。（3）設置幾何體依次創(chuàng)建工件面，毛坯面以及夾具面。（4）創(chuàng)建刀具表在“當前刀具表”對話框中依次添加加工玉米銑刀所需要的刀具。（5）設置安裝幾何體若自動擺放后安裝狀態(tài)不正確，可以通過軟件提供的點對點平移、動態(tài)坐標系等其他方式完成幾何體安裝。7.2工藝分析與編程仿真2.編寫數(shù)字化程序（1）開粗程序1）排屑槽開粗玉米銑刀的排屑槽為螺旋流道槽，由于流道槽為螺旋形，為保證流道槽表面效果和加工效率，需選擇“曲面投影粗加工”命令通過多軸聯(lián)動加工方式進行開粗。第一步：導動面的創(chuàng)建第二步：曲面投影選擇“曲面投影加工”命令，加工方式為分層粗加工，依次設定加工面和導動面，最后，得到玉米銑刀流道槽開粗的結(jié)果.7.2工藝分析與編程仿真2）刀片槽開粗①工輔助線的創(chuàng)建使用“曲面邊界線”命令，提取刀片槽輪廓線，延長輪廓線形成一個封閉的線條，需保證輪廓線框選區(qū)域大于加工區(qū)域.②軸定位加工使用定義法平面的方式創(chuàng)建加工坐標系，以建立的加工坐標系編寫區(qū)域加工程序。7.2工藝分析與編程仿真3）頂面開粗由于頂面剩余余量較大，直接使用球刀進行加工，使得球刀吃刀量過大，刀具磨損過大，容易造成斷刀，所以選擇“分層區(qū)域粗加工”命令通過五軸定位的方式進行開粗，使用D10平底刀，刀具剛性更好，切削效率更高7.2工藝分析與編程仿真（2）半精加工1）排屑槽半精加工復制排屑槽粗加工程序，修改參數(shù)工步工步名稱刀具規(guī)格（mm）加工留余量（mm）吃刀深度（mm）主軸轉(zhuǎn)速（rpm）進給速度（mm/min）預估加工時間4排屑槽半精球頭刀?40.10.1100001000100min經(jīng)仿真后，生成加工刀路7.2工藝分析與編程仿真2）刀片定位面加工復制刀片槽粗加工程序，修改參數(shù)經(jīng)仿真后，生成加工刀路3）孔加工分析模型加工區(qū)域，其加工區(qū)域為?2.9圓柱槽，使用銑刀銑削極易造成斷刀情況。其底部為錐形，故選用?2.9的鉆頭進行加工。鉆孔位置在圓柱面上，需先進行引孔加工，再開始鉆孔加工。加工前需設立加工坐標系與加工輔助點。4）線切割加工分析模型加工區(qū)域，其加工區(qū)域小且厚度小，使用區(qū)域加工會出現(xiàn)大部分空走程序，故選用單單線切割程序。使用單線切割程序需創(chuàng)建一條輪廓線以輔助加工7.2工藝分析與編程仿真5)廓切割其中2組沉頭孔分布在坡度較大的斜面上，使用鉆孔方式加工，容易出現(xiàn)跑偏，讓刀的情況，故需用輪廓切割完成該類型沉頭孔的加工。同理，沉頭孔2的工藝參數(shù)，由模型可得，該沉頭孔底部為錐形，使用特定大小的鉆頭可以一次加工到位，加工時間大大縮短。鉆孔前需使用中心鉆打好引孔，避免后續(xù)加工出現(xiàn)讓刀情況。其工藝參數(shù)設置工步工步名稱刀具規(guī)格（mm）加工留余量（mm）吃刀深度（mm）主軸轉(zhuǎn)速（rpm）進給速度（mm/min）預估加工時間11引孔中心鉆D400.580002005min12沉頭孔3鉆頭Φ3.700.360003006min7.2工藝分析與編程仿真6)螺紋底孔由玉米銑刀造型可得，玉米銑刀上螺紋型號為M3.5，根據(jù)螺紋庫可得，需加工?2.9螺紋底孔。其工藝參數(shù)設置7)螺紋

數(shù)控銑床加工螺紋方法有攻螺紋和銑螺紋，本節(jié)選用銑螺紋的方式加工M3.5螺紋。7.2工藝分析與編程仿真6）頂面加工頂部大多為曲面造型，所以選用“曲面精加工”中的角度分區(qū)指令進行加工，由于其余造型為平面，故選用曲面環(huán)繞指令加工。工步工步名稱刀具規(guī)格（mm）加工留余量（mm）吃刀深度（mm）主軸轉(zhuǎn)速（rpm）進給速度（mm/min）預估加工時間17頂部半精球頭?40.0511000050023min7.2工藝分析與編程仿真（3）精加工1）排屑槽復制排屑半精加工程序，修改參數(shù)置2）刀片定位面復制刀片定位面半精加工程序，修改參數(shù)復制避空面半精加工程序，修改工藝參數(shù)7.2工藝分析與編程仿真4）最小R角加工選擇合適的角度，建立局部坐標系，選擇【曲面流線】命令，使用球頭刀去除曲面殘料。5）頂部復制頂面半精加工程序，修改工藝參數(shù)，如表所示。7.2工藝分析與編程仿真3.仿真驗證（1）線框模擬（2）實體模擬加工環(huán)境，點擊【項目向?qū)А?【實體模擬】進入實體模擬引導。點擊【選擇路徑】按鈕，選擇路徑。（3）過切檢查檢查路徑是否存在過切現(xiàn)象。（4）碰撞檢查檢查刀具、刀柄等在加工過程中是否與檢查模型發(fā)生碰撞，保證加工過程的安全。（5）機床模擬檢查機床各部件與工件夾具之間是否存在干涉和各個運動軸是否有超程現(xiàn)象。（6）輸出路徑選擇【輸出路徑】命令，輸出格式選擇JD650NC（AsEng650）格式，選擇輸出文件的名稱和地址，輸出所有路徑。（7）輸出程序單選擇【路徑打印】命令，選擇所有加工路徑，選擇程序單以及豎向模式，輸出程序單文件。章節(jié)目錄7.1項目背景介紹7.2工藝分析與編程仿真7.3加工準備與上機加工7.4項目小結(jié)7.3加工準備與上機加工7.3.1加工準備1.毛坯準備對照工藝單檢查毛坯材料是否為7075鋁合金。2.夾具準備檢查夾具是否滿足加工要求，按照數(shù)字化仿真安裝夾具，。3.機床準備（1）檢查切削液濃度（2）檢查箱液位（3）檢查排屑器濾網(wǎng)（4）檢查制冷機液位（5）檢查潤滑油箱液位（6）檢查集屑車（7）檢查機床工作臺7.3加工準備與上機加工4.刀具準備根據(jù)刀具表所示準備刀具。5.環(huán)境準備通過中央空調(diào)調(diào)節(jié)車間溫度，使車間溫度達到穩(wěn)定狀態(tài)。7.3.2上機加工1.加工前準備（1）開啟機床（2）標定激光對刀儀與接觸式對刀儀（3）確定初始工件加工坐標系（4）測頭標定及校驗軸心1）測頭安裝2）標定前暖機3）標定測頭4）校驗軸心（5）裝刀及刀跳管控（6）安裝夾具與毛坯（7）程序暖機（8）校驗加工坐標系（9）校驗刀長7.3加工準備與上機加工2.調(diào)入程序?qū)⒊绦蜉敵?，然后下發(fā)至機床端，在機床端打開。程序打開完成后，首先檢查刀具編號、刀長補償編號和加工坐標系等參數(shù)，然后點擊【CF7編譯】對程序進行編譯。檢查程序中是否存在錯誤。在視圖中觀察編輯程序的加工路徑是否正確，如圖所示。3.試切及自動運行確認無誤后點擊程序運行、選擇停止、手輪試切、程序啟動。關閉自動冷卻功能，用手輪控制進行加工。觀察剩余量坐標值，與實際情況一致后打開自動冷卻，關閉手輪試切，程控加工。當每把刀首次使用時打開手輪試切功能，判斷走刀路徑是否與程序走刀一致，無誤后關閉手輪試切，機床程控加工，在加工過程中可通過判斷刀具切削聲音以及振動情況使用主軸轉(zhuǎn)速旋鈕和進給速度旋鈕調(diào)整加工的部分參數(shù)。加工完成之后使用氣槍將工件清潔干凈，調(diào)出測量程序，運行測量程序，得到測量結(jié)果。若測量結(jié)果合格，則直接可以下機，若測量結(jié)果不合格，則需視情況進行處理。章節(jié)目錄7.1項目背景介紹7.2工藝分析與編程仿真7.3加工準備與上機加工7.4項目小結(jié)7.4項目小結(jié)項目小結(jié)：1.本小節(jié)講述了復雜形態(tài)復合加工類零件-玉米銑刀刀體工藝思路和加工方法