ＣＡＳＥＳ ｌ案例 ＣＡＤ／ＣＡＭ软件在数控铣床／加工中心 操作中的综合应用 倪子田摘廖禄海 要：本文通过介￣ＣＡＤ／ＣＡＭ软件的使用，逐步剖析加工一数控铣床高级工技能考核试题图样的过程，以有效地 调动学生的学习兴趣，提升学生的操作能力和创新能力。 关键词：数控铣加工ＣＡＤ／ＣＡＭ－￣件＇ＰＲＯ／Ｅ ＭＡＳＴＥＲ．ＣＡＭ． 自动编程 一、数控铣加工由操机部分和编程部分组成 操机的工作主要是将需要加工的模具工件放在机床工 作台面上，压板、打表、分中、对刀，包括一系列加工前置 顺序以及控制面板的坐标交换、电脑传输程序、启动加工自 动执行，是一个执行工作。而编程部分的工作主要是将需 要加工的模具工件结构设计好，设定机械系统，编辑加工方 式、加工区域、加工程序，设计程序单，是一个安排工作。 要使加工出来的成品清爽、漂亮，二者缺一不可。 二、数控编程分为手工编程和自动编程 １手工编程 手工编程是指编制加工程序的全过程都由手工完成， 它具有编程快速、及时的优点。但对于形状复杂的零件， 特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面的零件来说，采用 手工编程比较困难且效率低下，最好是采用ＣＡＤ／ＣＡＭ软件自 动编程的方法来进行编程加工。 ２．自动编程 自动编程是指用计算机编制数控加工程序的过程。自 动编程的优点是效率高、程序正确性高。自动编程大大减 轻了编程人员的劳动强度，解决了手工编程无法解决的复 杂零件的编程难题。工作表面形状愈复杂，工艺过程愈繁 琐，自动编程的优势愈明显。在ＣＡＤ／ＣＡＭ软件自动编程过程 中，最主要的两步就是零件造型和生成刀具路径。 三、常用的ＣＡＤ／ＣＡＭ软件 １．ＰＲＯ／Ｅ设计模块 ＰＲＯ／Ｅ设计模块提供了强大的造型功能，可设计出复杂 的曲线、曲面或实体零件。它包含零件造型、产品装配、 数控加工、模具开发、钣金件设计、外形设计、逆向工 程、机构模拟、应力分析等功能模块，应用非常广泛。 ２．ＵＧ ＵＧ是采用复合建模技术的三维参数化软件，是面向制 造行业的ｃＡＤ／ｃＡＥ／ｃＡＭ高端软件，是当今最先进、最流行的 工业设计软件之一。它集合了概念设计、工程设计、分析 与加工制造的功能，实现了优化设计与产品生产过程的结 合，被广泛应用于机械、汽车、航空航天、家电以及化工 等各个行业。 ３．ＭＡＳＴＥＲＣＡＭ ＭＡＳＴＥＲＣＡＭ ＭＩＬＬ铣削加工模块具有强大的铣削加工功 能，主要用于生成二维或三维铣削刀具路径。它对于复杂 曲面的生成与加工具有独特的优势，但其零件、模具的设 计功能不强。 四、数控铣床自动编程过程 图ｌ零件加工图为数控铣床高级工技能考核试题。该零 件以曲面为主。 图１加工零件图 １．图样分析，进行实体绘图（零件造型） 使用ＰＲＯＥ或ＵＧ软件绘制。 （１）拉伸零件底板１２ＯｎＥｎＸ ８０ｎｌｎ，高度５ｍｍ； （２）拉伸陡面１ＯＯｍｍ×６０ｒａｍ，圆角半径Ｒ７．１ｍｍ，高度 １２ｍｍ，拔模角为１Ｏ。； （３）扫描切除Ｒ２．５ｍ油沟； （４）扫描切除中间５０ｎｌ￣Ｘ２５唧椭圆凹位； （５）倒圆角处理： （６）拉伸切除ｌ０ｍ×６Ｏｍ矩形凹位，圆角半径Ｒ３ｆＴⅡＩｌ， 深２１ｍ＇ｎ；（考虑加工工艺，第６步不画，只保留曲线待二维加 工） （７）生成ＩＧＥＳ文档，导入ＭＡｓＴＥＲｃＡＭ进行处理或直接使 用ｕＧ加工。 ２．自动编程，生成刀具路径（以ＭＡＳＴＥＲＣＡＭ￣ｇ工为例） （１）二维刀路铣削１ ００ｍｍ×６０ｍｍ矩形直面，圆角 Ｒ７．１ｎｎｎ。加工深度一１２ｍｍ，每刀切深２咖。使用平刀，刀具直 径１０ｍｍ，设置好进退刀路径。 （２）用曲面铣削中的平行铣削方法粗铣曲面，留０．５衄 的加工余量。用Ｒ２．５ｍ的球刀，最大切削间距：２ｍｍ，切削 角度：Ｏ。。干涉平面：斜面底部平面。 （３）用曲面铣削中的平行铣削方法精铣曲面，不留加 工余量。用Ｒ２．５ｍｍ的球刀，最大切削间距０．３ｍｍ。切削角 度：３０。。干涉平面：斜面底部平面。 （４）二维刀路铣削１Ｏｍｍ￣６０ｒａｍ矩形凹位（可用挖槽方 式）。加工深度－２ｍｍ，使用平刀，刀具直径５ｍｍ。 （５）用曲面铣削中的等高外形加工精铣斜面和平面间Ｒ 残迹处（如图２所示）。使用平刀，刀具直径５ｍｍ，最大切削深 案例Ｉ ＣＡＳＥＳ 基于ＡＮＳＹＳ的薄壁框架静力 学变形 分析 彭 兵 摘要：铝合金薄壁框架被广泛用于航空航天领域。薄壁框架在加工过程中容易发生变形，影响加工精度。铣削力是 影响加工变形的主要原因，利用ＡＮＳＹＳ－￣．．件对薄壁框架进行铣削力的加载，研究薄壁框架的受力变形规律，对于提高加 工精度、质量稳定性和加工效率具有重要的意义。 关键词；ＡＮＳＹＳ薄壁框架静力学变形 在航空飞行器的结构设计与制造过程中，要求以提 工精度、质量稳定性和加工效率具有重要的意义。本文将 高结构件的强度与刚度、断裂韧性及抗应力腐蚀能力、降 基于ＡＮＳＹＳ有限元软件，针对特种材料７０５０铝合金薄壁框架 低飞行器的空重等为主要参数指标，这就使得铝合金材料 的铣削力与加工变形的关系进行探讨。 在航空航天领域得到广泛应用。其中铝合金薄壁框架类零 一件（以下简称薄壁框架）在普通数控加工中极易产生弯曲、 、７０５０铝合金铣削力的仿真实验 翘曲等加工变形，难以控制，不易保证加工精度。而工厂 １．７０５０铝合金材料属性 目前仍大量依赖传统的试切方式、基于经验的工艺参数选 ７０７５铝合金属Ａ卜Ｚｎ—Ｍｇ—Ｃｕ系超硬合金，是在航空工 择，这些经验方法成本高、效率低、周期长，缺乏可操作 业上得到广泛应用的超高强度变形铝合金。其特点是（表 性和量化分析，薄壁工件的加工质量不稳定。目前国内外 １），固溶处理后塑性好，热处理强化效果特别好，在 很多学者对引起其加工变形的相关因素进行了研究，认为 １５０＂（２以下有高的强度，并且有特别好的低温强度；焊接性 铣削力是影响加工变形的重要因素。因此，开展有关铝合 能差：有应力腐蚀开裂倾向：需经包铝或其他保护处理使 金铣薄壁框架铣削力与加工变形关系的研究，对于提高加 用。双级时效可提高合金抗应力腐蚀开裂的能力。此合金 度０．２ｍ。切削深度，最小切深一９ｍｍ，最大切深－１２ｒａｍ。 ３．精加工 干涉平面：斜面底部平面。加工好工件如图３所示。 最终加工出理论曲面。用球头铣刀精加工曲面时，一 般用行切法，与半精加工刀轨形成一定夹角。 ■■ ４．合理运用球头铣刀 球头铣刀在铣削曲面时，其刀尖处的切削速度很低， 如果用球刀垂直于被加工面铣削比较平缓的曲面时，球刀 刀尖切出的表面质量比较差，所以应适当地提高主轴转 速，另外还应避免用刀尖切削。 图２ Ｒ残迹图 图３加工好零件图 ５．避免垂直下刀 （６）仿真加工检查每个程序，使程序合理化。 最好的办法是螺旋式下刀，进到一定深度后再用侧刃 ３．后置处理生成加工程序（略） 横向切削。ＣＡＭ软件一般进刀都自动设置斜插式下刀或螺 ４．程序校验、程序传输并进行加工（略） 旋式下刀以保护刀具。在铣削凹槽面时，可以预钻出工艺 孔，以便下刀。 五、铣削曲面时应注意的问题 ６．检测 在铣削曲面零件时，要及时检测工件，根据公差尺寸 在数控铣削加工中，铣削曲面相对来说是比较复杂 安排精加工。 的，因为在加工过程中需要注意的问题比较多。 ７．检查 １．粗铣 ’ 在铣削模具型腔比较复杂的曲面时，一般需要较长的 粗铣时，应根据被加工曲面给出的余量，用立铣刀按 周期，因此在每次开机铣削前应对机床、夹具、刀具进行 等高面一层一层地铣削，这种粗铣方法效率高。粗铣后的 适当的检查，以免在中途发生故障。 曲面类似于山坡上的梯田。每刀切深视粗铣精度和工件材 参考文献： 料而定。 【１】赵正文．数控铣床／加工中心加工工艺与编程【Ｍ］．北 ２．半精铣 京：中国劳动社会保障出版社，２００６． 在较复杂曲面的零件或大型零件的加工过程中，增加 ［２】黄诚驹．ＣＡＤ／ＣＡＭ实用技术【Ｍ］．武汉：华中科技大学出 一步半精加工。半精铣的目的是铣掉“梯田”的台阶，使 版社，２００６． 被加工表面更接近于理论曲面，采用球头铣刀一般为精加 ［３】蔡冬根．Ｍ￣ｓｔｅｒｃａｍ９．Ｏ应用与实例教程【Ｍ］．北京：人民 工工序留出０．５ｍ左右的加工余量。半精加工的行距和步距 邮电出版社。２００６． 可比精加工大。 （作者单位：茂名市第二高级技工学校） ； Ｉ圆
