淺析proe數(shù)控加工中的參數(shù)設(shè)置

2013-05-14 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線

王忠來(lái)源:萬(wàn)方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:proeNGINEER 數(shù)控加工計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)輔助制
數(shù)控加工中的參數(shù)設(shè)置是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容,它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率、待加工工件的加工精度,而且直接影響加工機(jī)床的使用壽命。當(dāng)前,采用CAD/CAM技術(shù),在計(jì)算機(jī)上完成加工模型的設(shè)計(jì)、制造工藝的制定及編程并在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)聯(lián)機(jī)加工已日益普及,文章主要分析和探討Pro/NC軟件環(huán)境下數(shù)控加工的參數(shù)設(shè)置。

proeNGINEER是由美國(guó)PTC公司研制的一套CAD/CAE/CAM軟件,是目前國(guó)內(nèi)外最為流行的3D CAD/CAE/CAM軟件之一,在Pro/NC中設(shè)置加工參數(shù)不僅需要熟悉Pro/NC加工的設(shè)置流程及各加工參數(shù)的確切含義,更重要的是要熟悉數(shù)控加工編程中工藝參數(shù)的選擇對(duì)加工質(zhì)量的影響,否則不僅不能保證產(chǎn)品質(zhì)量,而且容易導(dǎo)致過(guò)切等現(xiàn)象,甚至損壞加工設(shè)備,給生產(chǎn)單位造成重大損失。本文介紹了Pro/NO加工的一般流程和常用參數(shù)的含義,分析和探討了Pro/NC軟件環(huán)境中工藝參數(shù)的設(shè)定方法和原則。

一Pro/NC制造過(guò)程操作流程

proeNGINEER目前的流行版本為wildfire 3.0,其N(xiāo)C模塊由Pro/NC-MILL、Pw/NC-TURN、Pro/NC-WEDM、PDo/NC-ADVANCED幾個(gè)小模塊組成,用戶在使用時(shí),并不需要去分辨當(dāng)前是在哪一個(gè)模塊下操作,只需在操作界面中根據(jù)加工需要進(jìn)行設(shè)置,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)用相應(yīng)的模塊去處理。

proeNGINEER能夠生成數(shù)控加工的全過(guò)程,其工作過(guò)程是利用計(jì)算機(jī)(CAD)的圖形編輯功能,將零件的幾何圖形繪制到計(jì)算機(jī)上,形成零件的圖形文件,然后直接調(diào)用計(jì)算機(jī)內(nèi)相應(yīng)的數(shù)控編程模塊,進(jìn)行刀具軌跡處理(即建立操作及定義NC工序。建立操作用于設(shè)置機(jī)床類(lèi)型、刀具類(lèi)型、機(jī)床坐標(biāo)和退刀面的位置等,而定義NC工序用于設(shè)置待加工的曲面以及切削參數(shù),每一個(gè)操作定義了若干個(gè)關(guān)聯(lián)的NC工序),由計(jì)算機(jī)對(duì)零件加工軌跡的每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算和數(shù)學(xué)處理,從而在生成刀位數(shù)據(jù)文件后,進(jìn)行相應(yīng)的后處理,自動(dòng)生成數(shù)控加工程序,并在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)地顯示刀具的加工軌跡圖形H1。在加工設(shè)備不變的條件下,實(shí)際上問(wèn)題的關(guān)鍵是刀具的選擇與切削用量的確定。

二、選擇刀具和安排刀具排列順序的基本原捌

(一)選擇刀具

數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn),一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專(zhuān)用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上,因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。proeNGINEER 3.0的NC模塊中,刀具的類(lèi)型、幾何參數(shù)及材料等可在"刀具設(shè)定"窗口中的"普通"選項(xiàng)卡中設(shè)置,在選擇刀具時(shí),應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素來(lái)確定刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是:安裝調(diào)整方便,剛性好,耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下,由大到小,盡量選擇較短的刀柄,以提高刀具加工的剛性。除此之外,選擇刀具還應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:對(duì)于凹形表面,在半精加工和精加工時(shí),應(yīng)選擇球頭刀,以得到好的表面質(zhì)量,但在粗加工時(shí)宜選擇平端立銑刀或圓角立銑刀,這是因?yàn)榍蝾^刀切削條件較差;對(duì)凸形表面,粗加工時(shí)一般選擇平端立銑刀或圓角立銑刀,但在精加工時(shí)宜選擇圓角立銑刀,這是因?yàn)閳A角銑刀的幾何條件比平端立銑刀好;對(duì)帶脫模斜度的側(cè)面,宜選用錐度銑刀,雖然采用平端立銑刀通過(guò)插值也可以加工斜面,但會(huì)使加工路徑變長(zhǎng)而影響加工效率,同時(shí)會(huì)加大刀具的磨損而影響加工的精度?？傊?要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。

生產(chǎn)中,平面零件周邊輪廓的加工,常采用立銑刀;銑削平面時(shí),應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀;加工凸臺(tái)、凹槽時(shí),選高速鋼立銑刀;加工毛坯表面或粗加工孔時(shí),可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉米銑刀;對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工,常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀。

在進(jìn)行自由曲面加工時(shí),由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此,為保證加工精度,切削行距一般取得很密,故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀,因此,只要在保證不過(guò)切的前提下,無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工,都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外,刀具的耐用度和精度與刀具價(jià)格關(guān)系極大,必須引起注意的是,在大多數(shù)情況下,選擇好的刀具雖然增加了刀具成本,但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高,則可以使整個(gè)加工成本大大降低。

(二)安排刀具排列順序

在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中,由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行,占用輔助時(shí)間較長(zhǎng),因此,必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則:1)盡量減少刀具數(shù)量;2)一把刀具裝夾后,應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工部位;3)粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用,即使是相同尺寸規(guī)格的刀具;4)先銑后鉆;5)先進(jìn)行曲面精加工,后進(jìn)行二維輪廓精加工;6)在可能的情況下,應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能,以提高生產(chǎn)效率等。

在保存切削刀具設(shè)置時(shí),Pro/NC會(huì)將其保存為.tpm文件格式,并將其存放在由"Pro_mf_tprm_dir"配置選項(xiàng)所指定的目錄下。它是-個(gè)文本文件,如果熟悉其語(yǔ)句格式,不僅可以直接編輯這個(gè)刀具設(shè)置文件,而且可以在"刀具設(shè)定"界面的文件菜單中將自己常用的刀具建成刀具庫(kù)。

三切削用量的確定

Pro/NC中切削用量的設(shè)置在菜單管理器【制造參數(shù)】菜單中的【設(shè)置】子菜單中完成。設(shè)置時(shí)應(yīng)根據(jù)我們預(yù)先擬定的加工工藝參數(shù)輸入相應(yīng)的值。合理選擇切削用量的原則是:粗加工時(shí)。一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本;半精加工和精加工時(shí),應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè),并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。Pro/NC提供了類(lèi)型豐富參數(shù)設(shè)置功能,常見(jiàn)的參數(shù)有:

(一)切削深度t(Pro/NC中稱其為"步長(zhǎng)深度")

在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下,t就等于加工余量,這是提高生產(chǎn)率的-個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。

(二)切削寬度L(Pro/NC中稱其為"跨度。)

一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中,一般L的取值范圍為:L=(0.5-0.8)d。其值越小,切削線就越密。

(三)切削速度v

提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施,但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很大關(guān)系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)。v可采用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí),v可選200m/min以上。

(四)主軸轉(zhuǎn)速n l Pm/NC中稱其為。SPINDLE-SPEED"-單位為r/min)

    主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為:n=v/πd(r/min),式中。d為刀具或工件直徑(mm)。

(五)進(jìn)給速度vF(Pro/NC中稱其為。CUT_FEED。)

vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí),vF可選擇得大些。但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。除了上述參數(shù)外,在設(shè)置加工參數(shù)時(shí)經(jīng)常見(jiàn)到的設(shè)置選項(xiàng)還有很多,只有充分理解這些參數(shù)的確切含義才能準(zhǔn)確無(wú)誤進(jìn)行設(shè)置,如:"PROF_STOCK_ALLOW"用于設(shè)置加工余量,這部分的設(shè)置等于同時(shí)指定X、Y、Z三個(gè)方向的加工余量,如果X、Y、Z三個(gè)方向的加工余量都一致,那就設(shè)置此項(xiàng),而。允許的未加工毛坯"和"允許的底部線框"等兩項(xiàng)就不用再設(shè)了;"允許的未加工毛坯"用于設(shè)置粗加工的加工余量,此值等同于同時(shí)指定X、Y兩個(gè)方向的值。當(dāng)X、Y兩個(gè)方向的加工余量和z方向的加工余量不同時(shí),就要設(shè)置此項(xiàng)和下面我們要三切削用量的確定Pro/NC中切削用量的設(shè)置在菜單管理器【制造參數(shù)】菜單中的【設(shè)置】子菜單中完成。設(shè)置時(shí)應(yīng)根據(jù)我們預(yù)先擬定的加工工藝參數(shù)輸入相應(yīng)的值。合理選擇切削用量的原則是:粗加工時(shí)。一般以提高生產(chǎn)率為主,但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本;半精加工和精加工時(shí),應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè),并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。

Pro/NC提供了類(lèi)型豐富參數(shù)設(shè)置功能,常見(jiàn)的參數(shù)有:

    (一)切削深度t(Pro/NC中稱其為"步長(zhǎng)深度")

    在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下,t就等于加工余量,這是提高生產(chǎn)率的-個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度,一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。

    (二)切削寬度L(Pro/NC中稱其為"跨度。)

    一般L與刀具直徑d成正比,與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中,一般L的取值范圍為:L=(O.5-0.8)d。其值越小,切削線就越密。

    (三)切削速度v

    提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施,但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大,刀具耐用度急劇下降,故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外,切削速度與加工材料也有很大關(guān)系,例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)。v可采用8m/min左右;而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí),v可選200m/min以上。

    (四)主軸轉(zhuǎn)速n ( Pro/NC中稱其為。SPINDLE-SPEED"-單位為r/min)

    主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為:n=v/πd(r/min),式中。d為刀具或工件直徑(mm)。

    (五)進(jìn)給速度vF(Pro/NC中稱其為。CUT_FEED。)

vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí),vF可選擇得大些。但是最大進(jìn)給速度要受到設(shè)備剛度和進(jìn)給系統(tǒng)性能等的限制。

除了上述參數(shù)外,在設(shè)置加工參數(shù)時(shí)經(jīng)常見(jiàn)到的設(shè)置選項(xiàng)還有很多,只有充分理解這些參數(shù)的確切含義才能準(zhǔn)確無(wú)誤進(jìn)行設(shè)置,如:"PROF_STOCK_ALLOW"用于設(shè)置加工余量,這部分的設(shè)置等于同時(shí)指定X、Y、Z三個(gè)方向的加工余量,如果X、Y、Z三個(gè)方向的加工余量都一致,那就設(shè)置此項(xiàng),而。允許的未加工毛坯"和"允許的底部線框"等兩項(xiàng)就不用再設(shè)了;"允許的未加工毛坯"用于設(shè)置粗加工的加工余量,此值等同于同時(shí)指定X、Y兩個(gè)方向的值。當(dāng)X、Y兩個(gè)方向的加工余量和z方向的加工余量不同時(shí),就要設(shè)置此項(xiàng)和下面我們要講到的"允許的底部線框",在精銑階段。

該項(xiàng)通常為"0";。允許的底郝線框"指z軸方向的加工余量,當(dāng)X、Y兩個(gè)方向的加工余量和z方向的加工余量不同時(shí),就要設(shè)置此項(xiàng)和"允許的未加工毛坯";"切割角"指刀具路徑與x軸的夾角;"掃描類(lèi)型"用于設(shè)置加工區(qū)域軌跡的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等等。

隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用,數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中,要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選擇刀具和確定切削用量。因此,編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則,從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率,充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn),提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。