Unigraphics CAM在KONKA小型精密模具加工中的实际应用

Unigraphics CAM在KONKA小型精密模具加工中的实际应用
传统工艺一直将EDM做为精密模具加工最后一道精加工工序。

它优势，加工前对电极检测可较好控制被加工零件尺寸精度，加工过程中不存硬性干涉，热分布小，表面光洁度优于普通CNC机床加工质量等。

但其也有一些缺点，给精密模具尤其是外观极为重要塑胶模生产带来困难。

其一，粗精电极加工及检测将花费较长时间。

其二，模具成型需两道抛光工序，已很难保证外观塑胶件所需棱角分明等要求。

现代模具加工中，直接用高速CNC机床铣出高质量光洁表面，及尽量使用直径细小刀具作深腔或清角高速加工,减少电火花加工,高速低负荷下切削，比低速高负荷切削更快切除材料，减少热变形，提高模具生产效率，已是大势所趋，可称之为机械加工行业一次革命。

众所周知，高速加工（HSM）对机床性能，刀具夹持系统，刀具质量，被加工零件材料，及CAM软件要求非常之高，各个环节都需要优良品质才能完成加工。

其中影响最大当属CAM软件。

HSM对CAM软件提出了极高要求：全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查，丰富符合高速加工要求加工策略，具有高计算编程速度，强大智能化操作。

而UG上述要求都有完美诠释，加工软件日新月异，而Unigraphics CAM却始终舞蹈于业界顶端，这就是我们选择UG主要原因。

从我公司购买UG13至UG NX2，UG CAM历经几个时代提高完善，如今更是高速加工领域取更大优势。

我公司1999年引进了两台当时最先进高速CNC加工中心，它可达到20000RPM转速。

稳定FANUC 16i-m系统，高级油雾冷却方式，及坚固全铸铁龙门架机床结构为我厂精密模具生产提供了良好保证。

高速加工设备是非常贵重设备，任何意外事故都会给企业造成不可估量损失，需要CAM系统必须确保NC指令绝对安全性，是对高速加工设备提出一个基本要求。

另外要保证刀具路径光滑平稳，来确保零件加工质量和机床主轴等部件寿命，以及刀具切削过程中载荷均匀性。

但实际加工中，因经验不足及传统工艺概念所限，一直无法达到我们所需要高质量要求。

激烈行业竞争中保持我厂领先位，需要我们加工效率及质量上有一个新提高，我们公司大力支持下，进行了一系列高速加工运用，并取了一些成果。

这其中，优秀Unigraphics NX软件给我们提供了最好CAM解决方案：
一．粗加工：
高速加工粗加工所采取策略是：高切削速度、高进给率和小切削量。

UG能尽可能保持刀具负荷稳定，减少任何切削方向突然变化，保持最大和稳定切削速度。

我们使用了淬火至50-55HRC淬硬材料，传统加工方式先开粗再淬火，然后再进行精加工，工序较长。

现有高速机床、钛涂层合金刀具与UG CAM保证，可减少此前多余环节。

1．刀具运动控制：
UG刀具运动控制中有极丰富策略，可以控制到机床每一个动作。

起刀和退刀圆弧或斜线下刀，层与层之间刀具多种连接方式，程式中选用可以避免直线下刀造成
刀具刃口损伤断裂，减少频繁切入切出所造成冲击。

拐角走刀处，加上等圆角半径连接，光滑切削，大大提高实际进给速率，避免不连续和突然加速度变化。

UG丰富切入切出及连接方式极大限度满足了高速加工要求
另外，UGCAM中还具有独特区域过滤功能，没有中心切削力牛鼻刀，UG可以使用该功能过滤掉一些加工盲区路径，提出警告，避免断刀事故发生。

UG CAD利用强大Direct Modeling后参数化工具能将不需进行铣削加工模型特征修改或简化，但无疑这一过滤选项带来效率提高和加工安全性。

刀路中过多空程移动也是HSM一大忌讳，UG能粗加工中选择follow periphery{跟随周边}偏置路径可减少许多不必要跳刀，通常比follow part{跟随工件}和平行加工路径为佳，大大节省了开粗时间，刀具保持了恒定切削力也延长了使用寿命。

2．残留粗加工（二次开粗）是半精加工前必须，需要选择比粗加工更小刀具，从UG NX开始引入了参考刀具功能，能智能快速识别上把刀具所残留未切削部分（in process workpiece）而留下台阶，设置成本次切削毛坯，并能设置自动清除残留余量，而进行层层加工使余量到保持均匀，为下道工序做好准备。

需注意重叠区域选项要两把刀直径比例设置合适数值，以免实心处下刀。

3．高速铣削时，需要避免铣削时刀完全嵌入而切削受阻乃至断刀。

UG粗加工中针对这样要求，提出了一个独特加工功能：摆线加工（Trorchoidal），摆线加工是利用刀具沿一滚动圆运动来逐次、逐层对零件表面进行高速、高效、小切量非常流畅切削。

结合UG高效过程毛坯识别，粗加工效率到最大限度提高。

二．精加工
精加工基本要求是要获很高精度、光滑零件表面质量，轻松实现精细区域加工。

半精加工时公差可适当调大，节省计算时间。

依我们经验，所选用刀具最好小于精加工使用刀具，或提前清根，避免精加工时刀具拐角处碰撞。

有把握情况下，可将切削余量留少一些，以利于延长精加工刀具寿命。

1．我们半精加工时习惯使用fixed-contour中area-milling方式，其中on part 功能尤其合适。

它可曲面上保持非常一致切削行距，完整将所有面粗加工时带来刀痕做一次彻底清除，保证精加工负荷稳定性。

2．实际加工过程中发现，使用固定轴铣时，如选择了UG默认圆弧插补方式{circular-perp to TA}，输出PTP文件容量会较大，尤其是选择45度精加工。

预读能力稍差机床上，使用较高进给速度，工件表面会产生深浅不一吃刀现象，使表面光洁度大为下降。

反复实验中我们找出了一种合适解决方法，选用了UG提供另一种圆弧插补方式[circular-perp/par TA},这种方式处理完后ptp文件大为减小，使机床预读负荷减轻，能够轻松较高进给速度下保持非常高光洁度和表面质量。

3．传统加工中，基本上都是用直线和圆弧组合进行对几何模型逼近，复杂高级曲面及曲线，这种插补将使数据大大增加，增加了数据传输时间和困难，加工精度
和表面质量都往往很难满足要求，对高速加工更会产生不良效果。

输出加工数据时，UG支持标准直线和圆弧插补，具有NURBS插补功能。

UG/Nurbs Path
Generator样条轨迹生成器模块允许UG软件中直接生成基于Nurbs非均匀有理B样条刀具轨迹数据，允许用一系列曲线运动而大量短直线运动来进行精加工，使生成轨迹拥有更高精度和光洁度，而加工程序量比标准格式减少30%～50%，实际加工时间则避免了机床控制器等待，每一段NURBS 运动更长，速度调整更少，机床控制器能向前看更远，加工时间大幅度缩短。

4．加工中，所选刀具直径或圆角较大，使零件中夹角部分留量过大，这样就需要再用一把较小刀具对这些区域进行特定加工，用小直径刀具将台阶根部或小R角处做到位，一般情况下这些区域正好就是型腔中根区和拐角。

UG CAM中流线加工（flow cut）功能就是专门为以上情况提供解决方案，能自动找出待加工零件上满足“双相切条件”区域，并可以灵活采用将刀路分离、删除与融合等各种办法进行刀路计算处理，并自动生成一次或多次走刀清根程序。

三．CAD对高速加工影响
CAD对高速加工质量和稳定性影响无疑是显著，而UG是一个CAD\CAM一体化软件，有着单一数据来源，具有关联性，这就从根本上杜绝了数据交换对精度影响。

通常由一个CAD系统设计，然后转换至另一个CAD系统进行补充设计和加工准备。

每次进行数据传输时，都需要将几何形体由一种格式转换至另一种格式，这往往是以精度降低为代价。

有CAM软件还必须将实体转换成曲面，带来了是面破损和丢失。

精确性和完整性折衷，这是我们所不期望看到。

UG有着统一解决方案，有着单一用户界面，数据结构，紧密集成使模型具有互操作性，关联性，使设计改变到快速反应，能处理复杂模型，直接加工扫描数据，支持并行工程。

大大提升了生产效率。

四．结束语
笔者对高速加工理解，以及实际工作中一些经验，个人认为高速加工安全性是首要。

通常总结以上经验我们可看出，高效率高质量安全生产中，UG作为我们值信赖软件，始终能满足我们对高速加工各种需求，并适用于各式各样加工环境，为我们生产带来了较高效益。