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汇诚汽车:CAXA制造工程师在高速加工技术中的应用

作者:    发布时间:2010-03-08

公司简介

    北京汇诚汽车工程有限公司成立于1996年,主要生产汽车主模型和检具。汇诚公司为上海汽车集团公司、广州羊城汽车厂、沈阳金杯汽车公司、奇瑞汽车公司、昌河汽车公司、江铃汽车公司、长安汽车集团公司、北方奔驰公司、吉利汽车公司、北汽福田公司、江淮汽车制造有限公司、长城汽车公司、济南重汽、海南马自达等国内多家著名汽车厂生产过汽车主模型和检具。

软件应用背景

    本文所介绍的CAXA制造工程师在高速加工技术中的应用,其硬件主要使用了汇诚公司的两台意大利产大型高速数控铣,机床台面均达到4500X2500mm。其中一台是RAMBAUDI的DIGIMILL-40L,主轴最高转速1万转/分钟,最大进给速度15米/分钟;另一台是ARES48-26-PX5,主轴最高转速2万转/分钟,最高进给速度40米/分钟。

    汇诚公司从1997年就开始使用CAXA CAM软件----CAXA制造工程师,应用于汽车主模型和检具的生产。CAXA制造工程师是一套面向数控铣和加工中心机床的CAD/CAM应用软件,功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高,是数控制造的“核心”。在汇诚公司长期的使用中受到好评,不但降低了投入成本,而且提高了经济效益。CAXA制造工程师包含2-5轴加工,融入了很多适用于高速加工的先进技术。作为管中窥豹,本文将简单介绍其中一些亮点。

在高速加工中的应用

    我们知道对于单一的凸形或凹形加工,适用等高线加工方式来切削,通过控制每层的切削量和每层的进出刀方式(如:采用毛坯外进刀,圆弧切入、切出方式)即可达到高速加工的需求。

图表 1 简单模型情况下 适用于高速加工的等高精加工轨迹

    但是对于汽车主模型和检具,其几何形状异常复杂。它的高速加工轨迹,不仅仅是需要处理轨迹层与层之间,下刀的切入/切出方式,还需要考虑顺/逆铣的一致性、每层进出刀点位置优化、各种轨迹拐角的方式及速度控制等。其综合后情况变得非常复杂。例如,当层与层之间的下刀方式设置为圆弧切入/圆弧切出,在上述简单的纯凸或纯凹模型加工情况下,可认为给出圆弧的切入/切出半径值,但当处理复杂模型时,这个切入/切出圆弧半径很难人工给出了,需要通过复杂的算法进行判断。因为复杂的汽车模型等高加工轨迹,每层轨迹的轮廓与岛的形状不尽相同,不可能以相同位置和相同进/出刀半径处理,否则在高速精加工过程中会造成局部加工过切。

图表 2 渐变的圆弧切入/切出半径轨迹

上“图表 2 渐变的圆弧切入/切出半径轨迹”中显示了CAXA制造工程师中等高线精加工方式中,对圆弧切入/切出的半径处理情况。从中不难看出其每层深度的变化,切削空间随之变化,而切入/切出圆弧半径也发生了变化。

下面是CAXA制造工程师针对高速加工,两种典型拐角处理情况:

图表 3 适合高速加工的拐角轨迹1

图表 4 适合高速加工的拐角2

    “图表 3 适合高速加工的拐角轨迹1”为CAXA制造工程师为往复切削开发的拐角处理方式;“图表 4 适合高速加工的拐角2”为环形切削开发的S形高速切削行间拐角。

另外在汽车检具的高速加工中,有很多尖角的棱边,由于被加工材料为脆性材料,如果在轨迹上不作处理,加工过程中高速运动的刀具很容易破坏这些棱边,尤其是过棱边向下切削时。故在这类检具的加工过程中,需要CAM软件能自动生成对于尖棱边的保护轨迹。

 

 

图表 5 对尖棱边保护的轨迹

    在CAXA制造工程师中,除在轨迹形状上针对高速加工做了很多工艺性处理,而且还在拐角加减速上做了处理。因为大多数高速加工机床均属于高速轻载机床,汇诚公司的这两台大型高速机床均为高速轻载,如果机床控制系统本身不具备小拐角自动降速机制,则必须由CAM软件提供。如果在汽车主模型和检具的凹形拐角处没有降速处理,机床主轴的负载会骤然加大,产生很大的冲击,严重的会损坏机床。如果这个拐角处的壁厚较薄,则势必造成拐角崩塌,后果也很严重!

CAXA 制造工程师中提供了拐角加工减速功能,它是在软件中根据路径的倾斜角度、角部角度、水平圆弧的半径为依据,做一定范围的降速调整。下面是CAXA 制造工程师中的几种加工自动降速处理情况:

l         各要素倾斜度的减速——根据路径的倾斜度降低送刀速度的功能。

l         描线角部减速——根据路径的三维的角部的角度降低送刀速度的功能。

l         等高线角部减速——根据等高线路径的角部的角度降低送刀速度的功能。

l         等高线角部半径减速——根据等高线路径的角部半径的大小降低送刀速度。

图表 6 减速变化实例——等高线角部速度变化

   “图表 6 减速变化实例——等高线角部速度变化”中,左边的图形为匀切削轨迹,右边的图形,在轨迹颜色深的圆弧拐角处发生了降速。

图表 7 减速变化实例——扫描线角部速度变化

同图表6一样,图标7中右图中加粗部分轨迹为降速轨迹。

    在后置处理方面,CAXA制造工程师可针对曲面加工作代码优化。另外还针对西门子系统作了空间圆弧指令的支持,它可在复杂曲面加工中,将由直线差补组成的轨迹输出处理为由西门子空间圆弧差补指令,这种处理方式将输出的代码轨迹更平滑,代码量更精简,非常适合复杂曲面(如汽车的主模型、检具、模具等)的高速加工。

    由于篇幅限制,这里仅对北京汇诚汽车工程有限公司使用CAXA制造工程师在汽车主模型、汽车检具生产中,对高速加工技术应用作简单介绍。

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