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技術(shù)文章
JH125連桿模具電極的CAM實現(xiàn)
閱讀：287 發(fā)布時間：2022-6-29
模具CAM技術(shù)是改造傳統(tǒng)模具生產(chǎn)方式的關(guān)鍵技術(shù)，是一項高科技、高效益的系統(tǒng)工程。針對某鍛造廠在加工生產(chǎn)JH125連桿模具電極時的困難，我們改革其傳統(tǒng)制造方式，應(yīng)用CAM技術(shù)進行數(shù)控加工編程，降低了復(fù)雜模具加工生產(chǎn)難度，縮短模具設(shè)計與制造周期，提高了生產(chǎn)效率，經(jīng)濟效益顯著。
1 JH125連桿模具電極三維圖形繪制
根據(jù)JH125連桿模具的功能要求，設(shè)計其模具電極，并繪制電極的三維圖形，如圖1所示。
電極三維圖
2 CAM軟件的選型
Master CAM是美國CNC公司開發(fā)的一個完整CAD/CAM軟件包，可以在微軟Windows95/Windows98lWindowsNT4.0/Windows2000/WindowsXP環(huán)境下運行，自1984年誕生以來，就以其強大的加工功能。Master CAM具有的CAD模塊，可以構(gòu)建2D平面圖形、曲線、3D曲面、3D實體。CAD模塊圖形構(gòu)建完畢，再通過CAM模塊編制刀具路徑，最后通過后置處理器轉(zhuǎn)換成機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的數(shù)控程序。該軟件可實現(xiàn)數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機床的刀具路徑生成、圖形模擬和數(shù)控程序代碼生成。它不僅能自動生成二至五軸的數(shù)控機床加工程序，并能模擬刀具路徑以驗證加工程序，通過計算機通信接口可將生成的程序輸人到數(shù)控機床中直接進行加工。另外，它還可以模擬加工和計算加工時間，這樣可以省去試刀過程，節(jié)約寶貴時間，降低材料消耗，以提高工作效率和加工精度。同時，它還很易于與AutoCAD，Solidworks等其他CAD軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而大大提高了通用性。鑒于以上優(yōu)點，我們選用Master CAM軟件進行加工生產(chǎn)的改造。
3 工藝分析
3.1 選擇機床
根據(jù)電極的形狀特點，選擇三軸三聯(lián)動的數(shù)控銑床即可。在此選擇由我國漢川機床廠生產(chǎn)的XK714B型立式數(shù)控銑床。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
控制系統(tǒng)：SIEMENS 802S系統(tǒng)
工作臺面尺寸：寬度 400mm
長度 800mm
工作臺承重：400kg
主軸轉(zhuǎn)速范圍：40～3000rpm
各亢線坐標進給速度范圍：1～2000mm/min
各直線坐標快速移動范圍：8000mm/min
3.2 確定毛坯
毛坯選擇矩形塊紫銅鍛件，根據(jù)電極尺寸確定毛壞尺寸為：145mm×54mm×42mm。
3.3 選擇刀具
選擇刀其時應(yīng)考慮待加工面情況和現(xiàn)場實際刀具貯備情況兩方面因素。根據(jù)毛壞(矩形塊)和加工面情況，同時考慮到采用數(shù)控銑床加工沒有自動換刀功能，且工序要集中，故刀具數(shù)量盡量少。在此，先選擇一把直徑較大的刀具去除大部分的余量，再用一把小直徑刀具去除未加工到的部位(留精加工余量)，最后用球刀進行曲面精加工。三把刀具選取如下：
No1：φ20R4—硬質(zhì)合金B(yǎng)ULL刀(用于粗加工)；
No2：φ6R1—硬質(zhì)合金棒BULL刀(用于半精加下)；
No3：φ4R2—硬質(zhì)合金球月(用于精加工)。
3.4 選擇切削參數(shù)
選擇合理的切削深度a、主軸轉(zhuǎn)速n和進給速度Vf，對于保證加工質(zhì)量、降低加工成本和提高勞動生產(chǎn)率都具有重要的意義。然而各項參數(shù)的選擇與刀具、加工表面的粗糙度要求及工件的大小、材質(zhì)都有著密切的關(guān)系。
3.4.1 切削深度a的確定
在機床上工件和刀具剛度允許的情況下，a就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表而粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量略小于普通機床。在粗加工時盡可能一次切去粗加工全部余量，即選擇切削深度值等于粗加工余量值。在此原則下，確定切削深度a，φ20R4—硬質(zhì)合金B(yǎng)ULL刀，切削深度0.3mm；φ6R1—硬質(zhì)合金棒BULL刀，切削深度0.15mm；φ4R2—硬質(zhì)合金球刀，精加工余下的所有余量。
3.4.2 主軸轉(zhuǎn)速n和進給速度Vf的確定
合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書和切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。
1 JH125連桿模具電極三維圖形繪制
根據(jù)JH125連桿模具的功能要求，設(shè)計其模具電極，并繪制電極的三維圖形，如圖1所示。
電極三維圖
2 CAM軟件的選型
Master CAM是美國CNC公司開發(fā)的一個完整CAD/CAM軟件包，可以在微軟Windows95/Windows98lWindowsNT4.0/Windows2000/WindowsXP環(huán)境下運行，自1984年誕生以來，就以其強大的加工功能。Master CAM具有的CAD模塊，可以構(gòu)建2D平面圖形、曲線、3D曲面、3D實體。CAD模塊圖形構(gòu)建完畢，再通過CAM模塊編制刀具路徑，最后通過后置處理器轉(zhuǎn)換成機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的數(shù)控程序。該軟件可實現(xiàn)數(shù)控車床、銑床、加工中心、線切割機床的刀具路徑生成、圖形模擬和數(shù)控程序代碼生成。它不僅能自動生成二至五軸的數(shù)控機床加工程序，并能模擬刀具路徑以驗證加工程序，通過計算機通信接口可將生成的程序輸人到數(shù)控機床中直接進行加工。另外，它還可以模擬加工和計算加工時間，這樣可以省去試刀過程，節(jié)約寶貴時間，降低材料消耗，以提高工作效率和加工精度。同時，它還很易于與AutoCAD，Solidworks等其他CAD軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而大大提高了通用性。鑒于以上優(yōu)點，我們選用Master CAM軟件進行加工生產(chǎn)的改造。
3 工藝分析
3.1 選擇機床
根據(jù)電極的形狀特點，選擇三軸三聯(lián)動的數(shù)控銑床即可。在此選擇由我國漢川機床廠生產(chǎn)的XK714B型立式數(shù)控銑床。其主要技術(shù)參數(shù)如下：
控制系統(tǒng)：SIEMENS 802S系統(tǒng)
工作臺面尺寸：寬度 400mm
長度 800mm
工作臺承重：400kg
主軸轉(zhuǎn)速范圍：40～3000rpm
各亢線坐標進給速度范圍：1～2000mm/min
各直線坐標快速移動范圍：8000mm/min
3.2 確定毛坯
毛坯選擇矩形塊紫銅鍛件，根據(jù)電極尺寸確定毛壞尺寸為：145mm×54mm×42mm。
3.3 選擇刀具
選擇刀其時應(yīng)考慮待加工面情況和現(xiàn)場實際刀具貯備情況兩方面因素。根據(jù)毛壞(矩形塊)和加工面情況，同時考慮到采用數(shù)控銑床加工沒有自動換刀功能，且工序要集中，故刀具數(shù)量盡量少。在此，先選擇一把直徑較大的刀具去除大部分的余量，再用一把小直徑刀具去除未加工到的部位(留精加工余量)，最后用球刀進行曲面精加工。三把刀具選取如下：
No1：φ20R4—硬質(zhì)合金B(yǎng)ULL刀(用于粗加工)；
No2：φ6R1—硬質(zhì)合金棒BULL刀(用于半精加下)；
No3：φ4R2—硬質(zhì)合金球月(用于精加工)。
3.4 選擇切削參數(shù)
選擇合理的切削深度a、主軸轉(zhuǎn)速n和進給速度Vf，對于保證加工質(zhì)量、降低加工成本和提高勞動生產(chǎn)率都具有重要的意義。然而各項參數(shù)的選擇與刀具、加工表面的粗糙度要求及工件的大小、材質(zhì)都有著密切的關(guān)系。
3.4.1 切削深度a的確定
在機床上工件和刀具剛度允許的情況下，a就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表而粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量略小于普通機床。在粗加工時盡可能一次切去粗加工全部余量，即選擇切削深度值等于粗加工余量值。在此原則下，確定切削深度a，φ20R4—硬質(zhì)合金B(yǎng)ULL刀，切削深度0.3mm；φ6R1—硬質(zhì)合金棒BULL刀，切削深度0.15mm；φ4R2—硬質(zhì)合金球刀，精加工余下的所有余量。
3.4.2 主軸轉(zhuǎn)速n和進給速度Vf的確定
合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書和切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。