專題：口罩機(jī)KN95熔接齒模加工案例

來(lái)源： 3DSystems

現(xiàn)在越來(lái)越多的客戶使用Cimatron加工口罩機(jī)上的熔接齒模,因?yàn)檐浖�功能�?qiáng)大，編程簡(jiǎn)單易用，生成的刀具路徑高效、安全，得到了大家的青睞。本文對(duì)熔接齒模加工使用Cimarron主要功能做了簡(jiǎn)短的總結(jié)，希望能對(duì)大家有所幫助。

本加工案例介紹的是下面的零件：
Cimatron用戶加工出來(lái)的成品，加工時(shí)間12.5小時(shí)，材質(zhì)：DS53模具鋼。

1.模型準(zhǔn)備
（1） 導(dǎo)入KN95熔接齒模

通過(guò)如下接口類型導(dǎo)入三維模型數(shù)據(jù)。

導(dǎo)入的結(jié)果如下：

注明：Cimatron軟件本身有比較齊全的CAD功能，完全有能力設(shè)計(jì)完整KN95熔接齒模的三維模型，如果是外來(lái)數(shù)據(jù)模型，可以使用專門(mén)數(shù)據(jù)接口或者通用的數(shù)據(jù)接口進(jìn)行導(dǎo)入。

（2）模型質(zhì)量分析：

注明：通過(guò)對(duì)模型的質(zhì)量分析，可以查看上游設(shè)計(jì)的模型質(zhì)量是否有問(wèn)題：比如小碎面、開(kāi)放邊等問(wèn)題，并能進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，還可以在公差范圍內(nèi)光順和簡(jiǎn)化幾何體，為編程做好準(zhǔn)備。

（3）展開(kāi)模型

這個(gè)是關(guān)鍵的一步處理，不展開(kāi)就不能用纏繞加工，下圖是展開(kāi)使用的命令和展開(kāi)的結(jié)果。

注明：軟件可以快速地展開(kāi)實(shí)體、曲面或者曲線，展開(kāi)時(shí)要選擇好展開(kāi)的參考面，這會(huì)影響到KN95熔接齒模的刃口尺寸。

2.編程輔助工具的應(yīng)用
（1）下圖是計(jì)算出來(lái)的零件最大包容盒，也就是最大尺寸和零件凈重：直徑80，總長(zhǎng)292，重量7公斤，為下料和報(bào)價(jià)做準(zhǔn)備。

2）下圖是利用編程輔助工具分析2D展開(kāi)圖的空檔間隙。

3）下圖是利用編程輔助工具分析各處的拔模角。

注明：通過(guò)使用圓角分析、拔模角分析、體素分析等編程輔助工具，可以幫助編程者快速選擇刀具和定制加工工藝，Cimatron編程輔助工具和編程必要的CAD功能都已經(jīng)鑲嵌在編程環(huán)境里了，Cimatron軟件是CAD和CAM高度集成的軟件。

3.加工策略的應(yīng)用
首先要系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建回轉(zhuǎn)毛坯（車(chē)削毛坯），如下圖所示。

注明：
創(chuàng)建回轉(zhuǎn)毛坯時(shí)還可以做徑向和Z方向余量。
生成毛坯用來(lái)做程序的實(shí)際加工模擬，所有程序包括纏繞程序均參照這個(gè)毛坯來(lái)模擬。

（1）粗加工程序：
三軸編程再通過(guò)Wrap生成4軸刀具路徑：粗加工軌跡如下（零件的深度為2mm，程序是一層軌跡，底部直接加工到位）

下圖是路徑局部放大圖：可以看到刀具是擺線切入，路徑間是圓弧連接，加工高效安全，并可以減少刀具和機(jī)床的損耗。

  

粗加工也可以用軟件專門(mén)的高效加工模塊生成完全圓弧連接、載荷均勻的刀具路徑，適合加工尺寸更大的零件。

注明：
上面粗加工程序，用到軟件一個(gè)很好的功能，就是為不同區(qū)域的曲面留不同余量，一個(gè)程序最多可為6組面設(shè)定不同余量，本案例只把刀口這個(gè)關(guān)鍵部位留量0.4，底面為非工作面，不用留量直接加工到位，而凸臺(tái)留量0.2。

繞著x軸旋轉(zhuǎn)的4軸機(jī)床加工軌跡如果平行于 X 軸方向切削，加工效率會(huì)更快。

（2）角落殘料自動(dòng)清理程序：

采用3軸加工策略里的自動(dòng)清角功能，通過(guò)軟件Wrap功能轉(zhuǎn)換為4軸刀具路徑，下面右側(cè)圖是局部放大的4軸路徑。

注明：
清角程序完全基于剩余毛坯計(jì)算，通過(guò)專門(mén)的殘料銑削工藝，使用小的刀具自動(dòng)去掉前面粗加工程序剩余的殘料
系統(tǒng)具有精確的毛坯識(shí)別能力，即使使用很小的刀具進(jìn)行切削，只要在刀具要求的切削參數(shù)范圍內(nèi)，就不會(huì)斷刀。



（3）凸臺(tái)加工程序：

因?yàn)樾⊥古_(tái)側(cè)壁的展開(kāi)圖但是直面，使用2.5軸的輪廓銑精加工策略，通過(guò)軟件Wrap功能，路徑自動(dòng)纏繞為4軸刀具路徑，下圖是2.5軸輪廓銑刀具路徑，采用圓弧進(jìn)退刀。

注明：
這個(gè)程序的特色：編程選擇加工輪廓時(shí)，一次可以選擇很多個(gè)輪廓（幾百個(gè)），編程效率高。

（4）刀口部分的精加工程序：

這部分是關(guān)鍵，要求比較嚴(yán)格，因?yàn)檫@部分的幾何無(wú)法用纏繞程序加工到位，用軟件自帶的四軸加工策略，四軸精加工軌跡如下：右側(cè)是局部放大圖。

注明：
建議使用錐形刀具精加工，提高加工效率和加工質(zhì)量。
上面右側(cè)圖的刀具路徑點(diǎn)距離根據(jù)要求來(lái)設(shè)定，以達(dá)到質(zhì)量要求。
軟件具有很強(qiáng)的4軸加工策略，提供多樣的銑削工藝、強(qiáng)大的多軸控制和干涉檢查。

4.機(jī)床仿真
使用軟件自帶的機(jī)床模擬功能，對(duì)所有程序進(jìn)行實(shí)際的切削加工模擬：下圖是模擬界面，初始毛坯就是上面設(shè)計(jì)的回轉(zhuǎn)毛坯：

下圖是程序模擬完后和理論模型的比較，通過(guò)顏色可以識(shí)別每條程序的毛坯剩余情況，用以判斷加工是否達(dá)到要求。

注明：
機(jī)床模擬可以模擬軌跡也可以模擬G代碼。
模擬過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)主軸部件、刀具、刀柄與工件、毛坯以及夾盤(pán)有碰撞和干涉系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警提示。
模擬過(guò)程中可以設(shè)定暫停條件，比如換刀時(shí)停止，以便查看每把刀具的加工情況。

5.加工程序的后處理操作
使用GPP2專門(mén)定制的四軸Funuc系統(tǒng)后處理器生成機(jī)床的G代碼文件：下面是后處理時(shí)的人機(jī)交互界面：

以下是生成的粗加工和刃口精加工程序的G代碼：

注意：
需要纏繞的加工程序后處理時(shí)需要設(shè)定合適的纏繞半徑、纏繞基準(zhǔn)面的Z值以及纏繞的起始角度，否則加工會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

6.生成加工報(bào)告
通過(guò)Cimatron公司定制的程序單自動(dòng)生成加工報(bào)告，報(bào)告見(jiàn)下圖所示（顯示了部分NC加工程序）

注明：
Cimatron公司可以按照客戶的需求定制加工報(bào)告，可以是Excel也可以是PDF文檔格式。