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Proe Creo教程资料:
07 高速切削数控编程
    由于高速切削的特殊性和控制的复杂性,在高速切削条件下,传统的NC程序己不能
适应要求。因此,必须认真考虑加工过程中的每一个细节,深入研究高速切削状态下的数
控编程。
   1.高速切削对数控编程的具体要求
    高速切削中的NC编程代码并不仅仅局限于切削速度、切削深度和进给量的不同数值。
NC编程人员必须改变他们的全部加工策略,以创建有效、精确、安全的刀具路径,从而得
到预期的表面精度。高速切削对数控编程的具体要求如下。
    1)保持恒定的切削载荷
    随着高速加工的进行,保持恒定的切削载荷非常重要。而保持恒定的切削载荷则必须
注意以下几个方面。
    .保持金属去除量的恒定。如图9-36所示,在高速切削过程中,分层切削优于仿形
     加工。
 
切削
.刀具要平滑地切入工件。如图9-37所示,在高速切削过程中,让刀具沿一定坡度
    或螺旋线方向切入工件优于让刀具直接沿Z向直接插入。

切入
.要保证刀具轨迹的平滑过渡。刀具轨迹的平滑是保证切削负载恒定的重要条件。
    如图9-38所示,螺旋曲线走刀是高速切削加工中一种较为有效的走刀方式。

示意图
.在尖角处要有平滑的走刀轨迹。如图9-39 (c)所示的刀具轨迹最好。如图9-40
    所示为消除尖角示意图。

示意图
示意图
    2)保证工件的高精度
    为了保证工件的高精度,最重要的一点就是尽量减少刀具的切入次数。如图9-41所示
显示了如何尽可能地减少刀具切入次数的有效方法。

示意图
    3)保证工件的优质表面
    在高速切削过程中,过小的步进(进给量)会影响实际的进给速率,其往往会造成切
削力的不稳定,产生切削振动。从而影响工件表面的完整性。如图9-42所示为采用不同步
进对工件加工表面质量的影响示意图.从图中可以看出,在高速切削条件下,采用较大的
进给量,则会产生较好的表面加工质量。

影响
    2.粗加工数控编程
    粗加工在高速加工中所占的比例比在传统加工中的多。在高速加工中,粗加工的作用
就是要比传统加工为半精加工、精加工留有更均衡的余量。粗加工的结果直接决定了精加
工过程的难易和工件的加工质量。
    因此,在高速粗加工过程中,要着重考虑以下几个方面。
    1)恒定的切削条件。
    为保持恒定的切削条件,一般主要采用顺铣一(爬生切削)方式,或采用在实际加工点
计算加工条件等方式进行粗加工,如图9-43所示。在高速切削过程中采用顺铣削方式,可
以产生较少的切削热,降低刀具的负载,降低甚至消除了工件的加工硬化,以及获得较好
的表面质量等。

方式
    2)走刀方式的选择
    对于带有敞口型腔的区域,尽量从材料的外面走刀,以实时分析材料的切削状况。而
对于没有型腔的封闭区域,采用螺旋进刀,在局部区域切入,如图9-44所示。
    3)恒定的金属去除率
    在高速切削的粗加工过程中,保持恒定的金属去除率,可以获得如下加工效果:保持
的恒定切削负载:保持切屑尺寸的恒定;较好的热转移:刀具和工件均保持在较冷的状态:
没有必要去熟练操作进给量和主轴转速:延长刀具的寿命;较好的加工质量等。
    4)尽量减少刀具的急速换向
    通常,切削过程越简单越好。这是因为简单的切削过程允许最大的进给量,而不必因
为数据点的密集或方向的急剧改变而降低速度。从一种切削层等变率地降到另一层要好于
直接跃迁,采用类似于圈状的路线将每一条连续的刀具路径连接起来,可以尽可能地减小
加速度的加减速突变,如图9-45所示.

走刀轨迹走到轨迹
    3.在Z方向切削连续的平面
    粗加工所采用的方法,通常是在Z方向切削连续的平面。这种切削遵循了高速加工理
论,采用了比常规切削更小的步距,从而降低每齿切削去除量。当采用这种粗加工方式时,
根据所使用刀具的正常的圆角几何形状,利用CAM软件计算它的Z水平路径是很重要的。
    如果使用一把非平头刀具进行粗加工,则需要考虑加工余量的三维偏差。根据精加工
余量的不同,三维偏差和二维偏差也不相同。如图9-46所示为Z方向切削连续平面示意图。
 
切削
    4.精加工编程
    在高速切削的精加工过程中,保证精加工余量的恒定至关重要。为保证精加工余量的
恒定,主要注意以下几个方面。
    1)清根加工
    在半精加工之前为了清理拐角(如图9-47 (a)所示),在过去典型的方法就是选择组
成拐角的两个表面,沿着两表面的交界处走刀。采用该方法,可以处理一些小型的或简单
的工件,也可以在有充足时间编程的情况下处理复杂结构。但是,由于需要手工选择不同
尺寸的刀具和切削所有的拐角,许多人选择预先进行这一步工作,因此,在高速加工中可
能会产生危险。
    由于清根铣削能够清除拐角处的多余量.当去除量较大的时候,通常在3D精加工之
前进行清根铣削.机床操作人员和NC编程人员可以根据增大的金属去除率来适当地降低
笔式铣削的进给量,也可以增加沿角头的清根轨迹以去除余量,如图9-47 (b), 9-47 (c)
所示。
 
加工
2)控制残余高度
可以通过如下两种方法来实现残余高度的控制。
.实际残余高度加工:主要根据表面的法向而不是刀具矢量的法向来计算步长。可
    以不管工件表面的曲率而保持每一次走刀之间的等距离切削,并且保持刀具上恒
    定的切削负载,特别是在工件表面的曲率急剧变化的时候—从垂直方向变为水
    平方向或者相反,其优势更为明显。
·XY优化:自动在最初切削的局部范围内再加工残余材料,以修整所有的残留高度。
    这种选择性的刀具路径创建精简了再加工整个工件或者必须在CAM中手工设置
    分界线以便加工出光滑表面的一系列工序。如何根据残余高度进行切削,主要在
    于软件对3D图形中的斜坡部分的计算,如图9-48所示。

XY优化
    3)采用索工艺来达到高速高精度工件表面
    在高速铣削过程中,最好采用f=p的铣削方式.如图9-49所示,f为每刀切削量,P
为步长。

工艺
4)退刀
退刀时采用的进给速率如图9-50所示。

示意图
5)加工方法
不同的模型形状应采用不同的加工方法,如图9-51所示。

加工方法


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