CNC加工在模具行業(yè)主要用于加工模具零部件，如塑膠模具型腔和型芯、滑塊等。為進(jìn)一步提升用戶在產(chǎn)品加工生產(chǎn)流程中的效率和體驗(yàn)，最新版本的中望3D在CAM加工功能上進(jìn)行了增強(qiáng)與優(yōu)化。本文以塑膠模具的型芯為例，介紹中望3D 2022的CAM模塊的技術(shù)特性及應(yīng)用方法。
圖1.塑膠模具型芯
該模具型芯的加工工藝主要是開粗、半精加工和精加工，具體應(yīng)用工序包括用于開粗的二維偏移粗加工和二次開粗，用于半精加工和精加工的等高線切削、平坦面加工、平行銑削和三維偏移切削?，F(xiàn)在，下載并打開中望3D 2022，根據(jù)以下詳細(xì)步驟來實(shí)操一下吧。
開粗
開粗可分為開粗和二次開粗，目的是以最快的速度盡量去除多余的坯料，具體步驟如下。
一、二維偏移粗加工
二維偏移粗加工常用于首次開粗，主要目的是快速去除多余的坯料。在中望3D 2022中，二維偏移粗加工的操作流程如下：
步驟1.插入工序。中望3D在加工中可以使用文件方式管理工序。加工此型芯的坯料大小為250*230*98，因此開粗時(shí)選用D35R2的刀具。在名稱為“D35R2”的文件夾下點(diǎn)擊右鍵，選擇插入工序，在工序類型中的“快速銑削”選項(xiàng)卡面板中選擇“二維偏移粗加工”工序。
圖2.選擇二維偏移粗加工工序
步驟2.添加特征和選擇刀具。雙擊“二維偏移粗加工”工序，在主要參數(shù)中添加零件和坯料為特征，并選擇D35R2刀具。
圖3.創(chuàng)建加工特征和選擇刀具
步驟3.設(shè)置限制參數(shù)。在限制參數(shù)中，設(shè)置限制類型和Z軸方向的加工范圍與刀軌的過濾范圍。
圖4.設(shè)置限制參數(shù)
步驟4.設(shè)置公差、步距和刀軌。在公差和步距中，設(shè)置相應(yīng)的“刀軌公差”和“余量”，及“下切步距”。在刀軌設(shè)置中設(shè)置相應(yīng)的“平面檢查”和“精度”與“周邊轉(zhuǎn)角”。中望3D 2022的刀軌設(shè)置中新增多平面檢查功能（如下圖第5處），在加工多層平面時(shí)無(wú)需逐個(gè)選擇每層平面進(jìn)行檢查，非?？焖俦憬?。
圖5.設(shè)置公差和步距與刀軌
步驟5.計(jì)算完成后，將生成二維偏移粗加工刀具路徑，如下圖所示。中望3D 2022的二維偏移粗加工工序支持多線程并行計(jì)算技術(shù)，刀軌計(jì)算速度更快，同時(shí)走刀樣式也支持輪廓開粗。
圖6.二維偏移粗加工工序開粗刀軌與輪廓開粗樣式
二、二次開粗
二次開粗主要是在首次開粗基礎(chǔ)上，進(jìn)一步更精確地去除多余胚料，為精加工打下更好的基礎(chǔ)。參考上一個(gè)開粗工序進(jìn)行二次開粗，可根據(jù)加工零件的形狀和上把刀具的大小選擇刀具，建議選用半徑約為上把刀具半徑大小的刀具（此處選擇D16R0.8刀具）。
在中望3D中，二次開粗以參考工序?yàn)橹鳎貜?fù)使用二維偏移粗加工工序，將其添加至參考工序中，更換相應(yīng)的刀具后，修改公差和步距中的步進(jìn)與下切步距的參數(shù)。具體的參數(shù)一般根據(jù)刀具半徑大小和工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修改設(shè)定。此處選用D16R0.8刀具。
圖7.二維偏移粗加工工序和二次開粗刀軌
半精加工和精加工
半精加工主要為表面的精加工作準(zhǔn)備，同時(shí)完成一些次要表面的加工，讓整個(gè)加工件的表面余量均衡，減少精加工時(shí)的刀具磨損，從而提高零件的精度和表面光潔度。而精加工就是準(zhǔn)確地加工出零件。該加工工藝主要包括等高線切削、平坦面加工、平行銑削和三維偏移切削四個(gè)工序。
一、等高線切削
等高線切削是高速加工最常用的加工方法，通常用來加工側(cè)面。高速加工具有生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量高、加工能耗低等優(yōu)點(diǎn)。在中望3D 2022中，等高線切削的操作流程如下：
步驟1：插入工序。根據(jù)加工零件的形狀，半精加工的第一把刀選用D16R0.8的刀具。在名稱為“D16R0.8”的文件夾下點(diǎn)擊右鍵，選擇“插入工序”，在工序類型中的“快速銑削”選項(xiàng)卡面板中選擇“等高線切削”工序。
圖8.選擇等高線切削工序
步驟2.添加特征和選擇刀具。雙擊“等高線切削”工序，在主要參數(shù)中添加零件為特征和選擇D16R0.8刀具。
圖9.創(chuàng)建加工特征和選擇刀具
步驟3.設(shè)置限制參數(shù)。在限制參數(shù)中，設(shè)置Z軸方向的加工范圍與刀軌的過濾范圍。
圖10.設(shè)置限制參數(shù)
步驟4.設(shè)置公差、步距和刀軌。在公差和步距中，設(shè)置相應(yīng)的“刀軌公差”和“余量”，及“下切步距”。在刀軌設(shè)置中設(shè)置相應(yīng)的“周邊轉(zhuǎn)角”，也可自定義下刀位置。
圖11.設(shè)置公差和步距與刀軌
步驟5.設(shè)置進(jìn)退刀和添加連接。在連接和進(jìn)退刀中設(shè)置進(jìn)退刀方式和添加進(jìn)退刀到短連接。
圖12.添加連接和設(shè)置進(jìn)退刀
步驟6.計(jì)算完成后，將生成等高線切削刀具路徑，如下圖所示。
圖13.等高線切削刀軌
二、平坦面加工
平坦面加工用于加工零件平面，可以讓光滑表面的編程更高效、更可靠，其在中望3D 2022中的具體操作如下：
步驟1.插入工序。平坦面加工同樣選用D16R0.8的刀具。在名稱為“D16R0.8”的文件夾下點(diǎn)擊右鍵，選擇“插入工序”，在工序類型中的“快速銑削”選項(xiàng)卡面板中選擇“平坦面加工”工序。
圖14.選擇平坦面加工工序
步驟2.添加特征和選擇刀具。雙擊“平坦面加工”工序，在主要參數(shù)中添加零件為特征和選擇D16R0.8刀具。
圖15.創(chuàng)建加工特征和選擇刀具
步驟3.設(shè)置公差、步距和刀軌。在公差和步距中，設(shè)置相應(yīng)的“刀軌公差”和“余量”，在連接和進(jìn)退刀中設(shè)置進(jìn)退刀方式。
圖16.公差和步距與進(jìn)退刀設(shè)置
步驟4.計(jì)算完成后，將生成平坦面加工刀具路徑，如下圖所示。
圖17.平坦面加工刀軌
三、平行銑削
平行銑削多用于加工平緩區(qū)域，能夠提高曲面加工的精度和效率。在中望3D 2022中，平行銑削的具體操作如下：
步驟1.插入工序。在加工平坦面時(shí)，所有面已經(jīng)過D16R0.8刀具加工，只剩比較小的R角（R0.5），所以接下來選用D8R4的刀具。右鍵單擊名稱為“D8R4”的文件夾，選擇“插入工序”，在工序類型中的“快速銑削”選項(xiàng)卡面板中選擇“平行銑削”工序。
圖18.選擇平行銑削工序
步驟2.添加特征和選擇刀具。雙擊“平行銑削”工序，在主要參數(shù)中添加零件和新建輪廓為特征，并選擇刀具。
圖19.添加零件和選擇刀具
圖20.新建輪廓
步驟3.設(shè)置限制參數(shù)、公差和步距。在限制參數(shù)中，設(shè)置限制類型。在公差和步距中，設(shè)置相應(yīng)的“刀軌公差”、“曲面余量”及“切削步距”。
圖21. 設(shè)置限制參數(shù)與公差和步距
步驟4.設(shè)置刀軌角度和進(jìn)退刀方式。在刀軌設(shè)置中設(shè)置刀軌角度，在連接與進(jìn)退刀中設(shè)置進(jìn)退刀方式。
圖22.設(shè)置刀軌角度和進(jìn)退刀
步驟5.計(jì)算完成后，將生成平行銑削刀具路徑，如下圖所示。中望3D 2022優(yōu)化了平行銑削工序的加工順序，加工區(qū)域的排序更加合理，且切削方向也保持一致，從而使得生成的刀軌更安全，質(zhì)量更高。
圖23.平行銑削刀軌
四、三維偏移切削
三維偏移切削用于對(duì)某些曲面進(jìn)行精加工和清角，最終達(dá)到零件要求的表面質(zhì)量和形狀，其在中望3D 2022中的具體操作如下：
步驟1.插入工序。作為清角刀軌，根據(jù)上把刀具（D8R4）選用D3R1.5的刀具。右鍵單擊名稱為“D3R1.5”的文件夾，選擇“插入工序”，在工序類型中的“快速銑削”選項(xiàng)卡面板中選擇“三維偏移切削”工序。
圖24.選擇三維偏移切削工序
步驟2.添加特征和選擇刀具。雙擊“三維偏移切削”工序，在主要參數(shù)中添加零件和輪廓為特征，并選擇刀具。
圖25.添加特征和選擇刀具
步驟3.設(shè)置限制參數(shù)、公差和步距。在限制參數(shù)中，設(shè)置參考刀具，最小殘料厚度和擴(kuò)展區(qū)域。在公差和步距中，設(shè)置相應(yīng)的“刀軌公差”、“曲面余量”及“切削步距”。
圖26.設(shè)置限制參數(shù)與公差和步距
步驟4.設(shè)置進(jìn)退刀方式。在連接和進(jìn)退刀中設(shè)置進(jìn)退刀方式。
圖27.設(shè)置連接和進(jìn)退刀
步驟5.計(jì)算完成后，將生成三維偏移切削刀具路徑，如下圖所示。
圖28.三維偏移切削刀軌
生成NC代碼
生成上述所有刀具路徑后，將其輸出為NC代碼就可以上機(jī)床進(jìn)行加工。實(shí)際操作流程如下：
步驟1.選擇設(shè)備。雙擊設(shè)備，在設(shè)備管理器中，點(diǎn)擊“后置處理器配置”，在列表中選擇相應(yīng)的“后處理文件”控制器，并設(shè)置設(shè)備定義文件為“machine_all”后，完成設(shè)備的定義。中望3D 2022可支持西門子與海德漢數(shù)控系統(tǒng)常用NC代碼。
圖29.選擇相應(yīng)的“后處理文件”控制器
步驟2.輸出NC代碼。選擇所有工序，輸出并得到NC代碼。也可以單獨(dú)對(duì)每把刀具輸出一個(gè)NC代碼。
圖30.輸出NC代碼
最后，機(jī)床便可根據(jù)所輸出的NC代碼對(duì)塑膠模具的型芯進(jìn)行加工。
小結(jié)：中望3D 2022在CAM加工功能上進(jìn)行了增強(qiáng)和優(yōu)化，例如新增輪廓刀軌樣式、平面檢查功能、用戶自定義預(yù)鉆孔點(diǎn)生成刀軌，西門子和海德漢數(shù)控系統(tǒng)及Head A on C五軸機(jī)床等，提升用戶在加工生產(chǎn)流程的工作效率及體驗(yàn)。感興趣的工程師可以按照以上步驟親自體驗(yàn)一下。
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