1.1删除零件上的孔位
动模型芯实体上有2×φ7mm的盲孔,深度约为10mm,斜度为1°,这2个孔的加工工艺为用平底铣刀铣削前先用麻花钻钻孔,然后用电火花加工。因此在编程前,先创建这2个孔位的中心点,便于用钻孔刀路钻孔,创建中心点的命令是选取“菜单|插入|基准点/点|点”命令。
动模型芯实体上还有8×φ6mm的推杆孔,实体上还有1个斜推孔和1个拉料杆孔,这些孔都是用线切割的方式加工。为防止数控编程时编程软件对这些孔位设计铣削刀路,编程人员应在编程前对实体上的这些孔位进行删除,删除孔的命令是依次选取“菜单|插入|同步建模|删除面”命令,选择这些孔后,单击Enter键即可使这些孔位从实体上消失。另外需要注意的是实体上的流道是用成形刀具加工的,可以在实体上隐藏流道,删除上述特征后实体表面整洁,如图2所示。
1.2实体上拐角位的处理
实体表面有1个台阶,如图3所示,高度为5mm,拐角位置为死角,无法用铣削的方法将其加工到位,因此在拐角位置应适当留一些加工余量,以便电火花加工,具体方法是依次选取“菜单|插入|同步建模|偏移面”命令,选择台阶面的曲面后,单击Enter键即可将这些曲面偏移指定的距离。
1.3选用合适的刀具
实体材料为GS718,热处理后硬度为38~42HRC,应选用硬度高、耐磨性能较好的刀具加工。目前有2种刀具可以满足加工需求,一种是涂层刀,它是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上,利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物;另一种是合金刀(即刀粒刀),其硬度为89~93HRC。其中涂层刀具的硬度高、耐磨性和韧性好,适合精加工,而合金刀的硬度高,适合粗加工。在实际加工时,应根据零件材质、粗加工还是精加工,选用不同的刀具。该零件外形尺寸为140mm×100mm×20mm,粗加工的切削量较大,粗加工时选用φ30R5mm的刀粒刀。半精加工时选用φ16的刀粒刀;曲面的精加工选用φ10R5mm的涂层刀;钻孔选用φ6mm的麻花钻;有一部分分型面是曲面,选用φ10R5mm的涂层刀加工。
2数控铣削编程过程2.1编程前准备
编程前应先进入数控编程环境,创建毛坯并创建刀具,才能顺利进行编程,步骤如下。
第一步:在菜单栏中选取“应用模块|加工”命令,在弹出的“加工环境”窗口中选择默认的“cam_ganeral”和“mill_planar”选项,然后单击Enter键后,即可进入编程环境。
第二步:在工作区上方的工具条中选择“几何视图”按钮,UG将会弹出1个活动的工具条,在其中展开“MCS_MILL”选项,再在弹出的窗口中双击“WORKPIECE”按钮,然后在弹出的“零件”窗口中单击“指定部件”按钮,选取整个实体,单击Enter键,在“零件”窗口中单击“指定毛坯”按钮,在“毛坯几何体”窗口中的“类型”栏中选择“包容块”,选用默认值,单击Enter键退出。
第三步:在工具栏中单击“创建刀具”按钮,创建4种刀具,分别为φ30R5mm(刀粒刀)、φ16(刀粒刀)、φ10R5mm(合金球头刀)、φ6mm麻花钻(合金钻刀)。
2.2设计钻孔刀路
2.3编写粗加工刀路
删除实体上的推杆孔、斜推孔以及其它不需要加工的孔位特征后,实体形状变得简单,可以用“带边界面铣”命令进行粗加工,所用刀具为φ30R5mm的刀粒刀。设计粗加工刀路的具体方法是依次选取“创建工序”按钮→选择mill_planar命令→选择“带边界面铣”按钮→选用NC_PROGRAM→在弹出窗口中的“刀具”栏中设定刀具→单击“指定面边界”按钮→在“选择方法”栏中选择“曲线”选项→选取实体的最大轮廓线→设置刀具铣削方式后,再设定刀具的转速和进给率,所生成的粗加工刀路如图4所示。
2.4编写半精加工刀路
在设计粗加工刀路时,由于刀具的切削速度较快,零件震动较大,刀路上一般会留下较大的波纹,为了防止过切,在进行编程时一般会给零件表面预留一定的加工余量,并且粗加工的背吃刀量较大,实体上不同高度的加工余量不同,曲面上曲率不同的位置,粗加工后的加工余量也不相同。为了便于精加工,应使零件表面不同位置的加工余量基本相同,在粗加工后、精加工前,还应编写半精加工的刀路。根据零件形状,半精加工时所使用的刀具为φ16的刀粒刀,所选用的铣削工艺为等高铣削。具体方法是在工具栏中单击“创建工序”按钮→选用mill_contour→选用“深度轮廓铣”命令,选择合适的切削速度和刀具转速,半精加工的等高铣削刀路如图5所示。
2.5编写精加工刀路
模具零件上的分型面由平面和曲面组成,胶位面为不同的曲面。由于不同功能的曲面在模具零件中的作用不同,曲面的形状也不同,必须用不同的刀路分别加工不同功能的曲面。
(1)胶位面的精加工刀路。在该实体中胶位面分成4种曲面:上表面分成两级(此处有2个曲面),上面一级的曲面内部有3个小凹槽,上表面与分型面通过斜度曲面相连,这4种曲面分开设计刀路,同时为了保持零件曲面的完整性及相互的独立性,必须对不同的曲面分开设计刀路。根据零件的形状,对胶位面设计了几种不同的刀路:上表面的拱形用φ10R5mm的合金刀进行平行铣削,分开设计了3种刀路,最上面的曲面是1个独立的刀路,3个凹陷的小曲面是3个独立的刀路,台阶的曲面是1个独立刀路,共有5个独立的刀路,如图6所示,这5个刀路虽然都用φ10R5mm的合金刀进行切削,但分开设计切削刀路可以使零件表面更具有流线型。零件的侧面与分型面的夹角为尖角,不适合用球头刀加工,因此胶位的侧面使用φ16的刀粒刀进行切削,所用的切削工艺为等高铣削,如图7所示。不同位置选用不同的刀路进行加工,可以使零件上的尖角位不会产生过切现象,也能保持不同曲面的完整。在对胶位面进行精加工编程时,必须按实体的实际尺寸进行精加工,不能过切,也不能留加工余量。
(2)分型面的精加工刀路。零件的分型面既有平面,也有曲面;对于分型面上的平面,适合使用φ16的刀粒刀加工;对于分型面上的曲面,适合使用φ10R5mm的合金刀进行加工。分型面的加工刀路如图8所示。
2.6编写流道刀路
流道的要求不高,可以用成形刀沿流道的轨迹进行切削,由于零件的流道在异形面上,可以先将流道的轨迹投影到曲面上,再用曲线刀路切削,加工流道的刀路如图9所示。
3对刀路进行仿真模拟当用UG编写好加工刀路的程序后,还需要对所编制的刀路进行仿真模拟,以便于发现编程过程中出现的疏漏或撞刀等现象,如有应立即对所编程的刀路进行修改。在UG编程环境下进行仿真模拟的基本步骤:先选择所有刀路,再在UG的命令按钮栏中选择“确认刀轨”命令,即可对所编写的刀具路径进行模拟仿真,零件的刀路仿真模拟效果如图10所示,没有出现不正常的现象,可以用所编写的刀路进行加工。