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[原创] 发篇参考文章————CNC曲面加工

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发表于 2015-1-27 13:08:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
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曲面精加工
jdpaint5.0提供了下列曲面精加工方法:
l 平行截线精加工
l 等高外形精加工
l 径向放射精加工
l 曲面流线精加工
l 环绕等距精加工
l 成组平面精加工
平行截线精加工
1.使用场合
平行截线精加工在曲面精加工中使用最为广泛,特别适用于曲面较复杂但陡峭面不太多的场合。
2.优点
加工效率高,吃刀量较均衡。
3.缺点
为了减少刀具空跑,时常使用往复走刀,这样会导致刀具在加工过程中时而顺铣,时而逆铣,刀具受力不均,工件侧壁质量较难保证。
4.主要参数
路径间距:指相邻两条路径在水平面上投影的距离。该值的大小会决定残留量的大小、加工效率、加工质量以及刀具的寿命。
路径角度:指走刀方向与X轴正房向的夹角。
往复走刀:选择该复选框,刀具在加工时会往复运动加工。否则,刀具在往一个方向运动时加工,另一个方向运动时提刀空跑到另一端。
优化走刀方向:选择该选项可以对分块区域的走刀方向进行优化,使得走刀方向在改区域较长边的方向上。
提取曲面边界:选择该选项会由系统自动计算曲面的边界线来限定走刀的范围。再该选项被选中时,用户选择的其他边界线将无效。该功能特适用于边界较复杂、边界附近为较陡峭的面构成的情况。因为在这种情况下由用户构造边界线特别复杂费时,但是若没有边界线,会导致在加工时扎刀。
边界精修一次及精修量:当选择边界精修一次选项时,精修量编辑框会变为有效状态。此时,会生成沿边界修边的路径。使用该方法能够方便的保证加工域侧壁的质量。
加工模式:平行截线加工共用三种模式:所有面、平坦面和陡峭面。缺省情况下为加工所有面。但根据需要可能需要分别加工平坦面和陡峭面。例如:在用等高加工加工完侧壁后需要对底部较平坦的部分进行补加工。此时,应当用加工平坦面的功能。再如,为避免刀具上下穿动加工,也应当使用平坦面加工功能。而陡峭面加工功能主要用于侧壁陡峭,而且无法用等高线加工时。
当使用平坦面和陡峭面加工时,会有三个编辑框变为有效状态,即:与水平面夹角、最短路径长度、路径延长长度。在加工平坦面时,与水平面夹角指加工路径与水平面的夹角不得超过该角度,超过的陡峭部分被截断去掉。在加工陡峭面时,与水平面夹角指加工路径与水平面的夹角必须超过该角度,未达到该角度的平坦部分被截断去掉。最短路径长度指被截断留下路径的最小长度,凡长度小于该值的都被去掉。路径延长长度是指在留下路径的两端向外延长的长度。该值过大可能导致本该分开的两条路径相连。
5.示例
等高外形精加工
1.使用场合
等高外形精加工主要用于加工曲面较复杂、侧壁较陡峭的场合。由于等高加工在加工过程中高度保持不变,所以该加工方法能够大大地提高机床的稳定性,从而提高加工工件的质量。该加工方法常和平坦面加工(平行截线加工的一种模式)结合使用,特别适用于现代高速加工。
2.优点
加工时机床运行特别稳定,刀具受力均衡,加工过程中加工(顺逆铣)方向保持不变,不会出现扎刀的现象,能够获得加工质量较高的侧壁。
3.缺点
为了获得质量较高的侧壁(曲面构成的),需要减小高度间距(一般取0.2),这样导致加工时间较长,效率不高。另外对于侧壁有缺口的情况,需要填补缺口,缺口处的加工路径也处于空跑状态。
4.主要参数
高度间距:指相邻两层路径的高度差。
下刀位置:指从顶视图投影看,下刀相对于一个矩形区域的位置。该选项对于单个凸起(或单个凹坑)的零件在决定下刀、连刀位置影响较大。(对于较复杂零件的下刀、连刀位置意义不大。)譬如,对于一个一端较陡峭、一端叫平缓的单个凸起零件进行加工时,就应当将下刀位置指定在较陡峭一端的附近。这样就能使连刀路径在零件的陡峭处,连刀距离较短。
连刀方式:对于空间路径的连接一共提供四种方式,即:沿曲面连结、折线连结、圆弧连结和光滑连结。由于连刀时需要进行干涉检查,当某种方式无法满足不干涉要求时,需要改变连结方法,改变连结方法的顺序如下:圆弧连结、光滑连结、折线连结、沿曲面连结。也就是当圆弧连结失败时,改用光滑连结,若仍失败改用折线连结,以此类推。一组中的两条路径在连结时,若前三种方法都失败,也必然可以用沿曲面连结对路径进行连结。过渡弧度和引出长度分别指圆弧连结时的圆弧半径,以及光滑连结时的冲出量。这两值越大,连刀线越长,过渡效果越好,但也越容易引起干涉,最终改用其他方法连结。
零件类型:分为实体零件和型腔模具。对于实体零件,会生成零件最外轮廓的路径,以便将外形加工出来。对于型腔模具,不能生成最外轮廓的路径,以保证模具与毛坯材料相连。需特别注意的是,对于某些侧壁不整齐、有缺口的产品模型在加工时不能单纯的用零件类型来区分是否需要保留或删除最外轮廓的路径。此时,需要通过提取曲面边界来限定路径的范围。这将在下面介绍。
提取曲面边界:选择该选项会由系统自动计算曲面的边界线来限定走刀的范围。在该选项被选中时,用户选择的其他边界线将无效。该功能特适用于边界较复杂、侧壁有缺口的情况。因为在这种情况下由用户构造边界线特别复杂费时,但是若没有边界线,会导致路径在模型的内侧和外壁交织的缠绕无法分离的情况。在选择该选项后,能够将位于边界外部的路径自动裁剪删除。
网格精度:该值为计算时构造的网格模型的网格精度。当模型有较多细节时,例如和刀具直径相当的槽或小夹角缝隙时,需要适当调小该值,以便计算较精确的路径。否则,会在上述位置出现较混乱的路径。缺省情况下该值为1.0,用户在使用需要调小该值时一般取0.50.2。注意,该值最好不要设置来小于0.1。当模型确实太小,刀具也很小,需要加工到其中的细节时,可以考虑使用将模型和刀具同时放大10n)倍,在生成路径后在将路径缩小为1/101/n)倍的方法。注意在网格精度过小(<0.05)时,内部计算允许的误差将与有效数值相当,导致计算失败。另外,在该值设置过小时,将大大的增加计算量,导致计算时间很长。
5.示例
6.使用技巧
当模型整体为形腔模具而模具中央有高出最外轮廓的凸台时,需要将上层突出部分按照实体零件加工,下层能明显看到最外轮廓的部分用形腔模具方法加工。
当对凸起零件作等高外形加工,可能要将物体切掉时,应当将等高外形加工分为两步完成。一步为对上层部分的加工,另一步(也是最后一步)为剩余1-2毫米的等高加工,以便将模型切下来。
对于部分有台阶凸缘的零件,可以使用等高外形加工方法加工凸缘。此时最好用平底刀加工,并使用节点编辑删除内部多余路径,以便留下加工凸缘的路径。
径向放射精加工
1.使用场合
主要适用于顶视图类似于圆形、圆环状模型的加工,路径呈扇形分布。
2.优点
边界各处的残留量较均匀,刀纹对称。
3.缺点
为了减少刀具空跑,时常使用往复走刀,这样会导致刀具在加工过程中时而顺铣,时而逆铣,刀具受力不均。另外,加工过程中路径的间距也是变化的,中心的路径间距较近,周围的路径间距较大。
4.主要参数
放射中心:指放射走刀路径收缩处的位置。用户可以自己指定,也可以选择图形的中心作为放射中心。
角度间距:指相邻两条路径在水平面上投影的夹角大小。
起始角度:指放射走刀的第一条路径与X轴正向的夹角。
角度范围:指放射走刀的第一条路径扫掠到最后一条所划过的角度范围。
从里向外走刀:选择该选项后,路径从内向外。
往复走刀:选择该复选框,刀具在加工时会往复运动加工。否则,刀具在往一个方向运动时加工,另一个方向运动时提刀空跑到另一端。
边界精修一次及精修量:当选择边界精修一次选项时,精修量编辑框会变为有效状态。此时,会生成沿边界修边的路径。使用该方法能够方便的保证加工域侧壁的质量。
5.示例
曲面流线精加工
1.使用场合
曲面流线精加工主要用于曲面数量较少、曲面相对较简单的场合。
2.优点
加工过程中刀具沿着曲面的流线运动,运动较平稳,路径间距疏密适度,加工零件表面的质量较高。当多张曲面边界相连时,可以联合在一起沿着曲面的流线加工。
3.缺点
当曲面较小、较多时,不适宜用曲面流线加工。因为此时各面很可能会分别加工,路径的走向较混乱。
4.主要参数
路径间距:此处的路径间距用作相邻两路径的最大距离,估算参数域上路径的间距。注意该值并非实际意义上的路径间距,一般而言相邻路径间的距离一般都小于该值,最大距离处和该值相当。
切削方向:指流线走刀的走刀方向,是沿着U方向走还是V方向走。对于单个的曲面,通过修改该参数能够改变走刀的方向。对于一组有边界相连关系的曲面,修改该参数能引起走刀方向的横切或纵切的变化。
往复走刀:选择该复选框,刀具在加工时会往复运动加工。否则,刀具在往一个方向运动时加工,另一个方向运动时提刀空跑到另一端。但对一组首尾相接的面环作流线加工,当处于横切状态时,若不选择往复走刀,刀具可以一圈一圈的按一个方向对工件进行加工,不存在提刀空跑的情况。
偏移方向:指路径相对于加工曲面的方向。该方向可以由系统计算时自动确定,也可以指定为法矢的正方向或负方向。该选项仅对单个面(或一组不存在边界关系的面)加工时有用。当选中的一组加工面存在边界连结关系时,该选项无效。
起点:此处共用四个选项(0,0), (0,1), (1,0), (1,1),分别对应曲面矩形参数域上的四个角点。通过改变该选项,可以设定路径的起刀点。
等距进给:该项应当去掉。他是最初用于布点的,之后都用递归调用用弓高控制。
路径自交检查:用于对路径进行干涉检查。与“避免过切所有可见曲面”选项不同处在于该自交检查仅对用户选中的加工面进行干涉检查。考虑是否去掉。
连刀方式:对于空间路径的连接一共提供四种方式,即:沿曲面连结、折线连结、圆弧连结和光滑连结。由于连刀时需要进行干涉检查,当某种方式无法满足不干涉要求时,需要改变连结方法,改变连结方法的顺序如下:圆弧连结、光滑连结、折线连结、沿曲面连结。也就是当圆弧连结失败时,改用光滑连结,若仍失败改用折线连结,以此类推。一组中的两条路径在连结时,若前三种方法都失败,也必然可以用沿曲面连结对路径进行连结。过渡弧度和引出长度分别指圆弧连结时的圆弧半径,以及光滑连结时的冲出量。这两值越大,连刀线越长,过渡效果越好,但也越容易引起干涉,最终改用其他方法连结。
5.示例
环绕等距精加工
1.使用场合
平行截线精加工在曲面精加工中使用最为广泛,特别适用于曲面较复杂但陡峭面不太多的场合。
2.优点
加工效率高,吃刀量较均衡。
3.缺点
为了减少刀具空跑,时常使用往复走刀,这样会导致刀具在加工过程中时而顺铣,时而逆铣,刀具受力不均,工件侧壁质量较难保证。
4.主要参数
路径间距:指相邻两条路径在水平面上投影的距离。该值的大小会决定残留量的大小、加工效率、加工质量以及刀具的寿命。
5.示例
成组平面精加工
1.使用场合
当模型凸凹处较明显,侧壁接近竖直壁,底面接近平面时,成组平面精加工就特别适合于对底面的加工。
2.优点
由于被加工面接近于水平面,可以方便的将平面加工的方法引入到模型底面的加工。成组的水平面可以同一的生成路径;在加工过程中,各面有能够相对独立的加工。该方法既能提高生成路径的效率,又能够保证各面的加工质量。
3.缺点
对于有的被部分覆盖的面或较狭长的面无法生成精加工路径,需要用其他方法生成路径。
4.主要参数
走刀方式:主要有平行走刀、环绕走刀和螺旋走刀。各种走刀方式都有各自的一套参数。这些参数的意义同平面区域加工中参数的意义完全相同。
路径间距:指相邻两条路径在水平面上投影的距离。该值的大小会决定残留量的大小、加工效率、加工质量以及刀具的寿命。
加工平坦面(与水平面的最大夹角):选择该选项后,“与水平面的最大夹角”编辑框变为有效状态。通过设置与水平面的最大夹角,可以加工斜度小于该夹角的平坦面。该夹角值一般取在15度到25度之间。
5.示例

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