Cimatron 在高速铣削中的两个特殊策略

我UG

Cimatron是目前在国内知名度较高的CAM软件，尤其是在模具加工中有着普遍的应用。随着加工技术的发展，该软件在高速加工方面的功能也在不断强化，本文所介绍的正是其最新版Cimatron E7对高速铣削的两个特殊方案——插铣和微型铣。
* d2 S3 A6 j9 N" Q9 U& k9 H, f    最近几年，随着航空航天、模具制造及精密微细加工等领域需求的日益广泛，高速切削技术已经得到了很大的发展和应用。高速切削不仅对机床、控制系统、夹具、刀具有特殊要求，同时也要求CAM软件优化刀具路径策略，螺旋或圆弧进刀、切削速度的连续和无突变以及无尖角刀具轨迹等是在各种刀具路线中都应尽量采用的，以保证切削过程的平稳和快速。
    Cimatron E为工模具行业提供的CAD/CAM 全面解决方案，针对高速铣削提供了多种策略，包括智能开粗、智能进刀，以及二次加工策略等。另外，Cimatron E还提供了螺旋进刀、圆角走刀、圆角连接、摆线加工、NURBS插补、进给速率优化以及保持切削载荷恒定等策略。
    针对常规的产品或模具，通用的高速铣削技术已经发挥了巨大的作用，但针对巨型零件和微型零件，常规的高速铣削则无能为力了，而Cimatron 软件针对巨型零件和微型零件及模具提供了崭新的高速切削策略——插铣和微铣削。
0 }% {1 M- g- W4 ~. ]$ F    Cimatron 针对超型零件或模具提供了特殊的高速切削的方式——插铣。它是金属切削最有效的加工方法之一。对于难加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具悬伸长度较大的加工，插铣法的加工效率远远高于常规的层切铣削法。插铣可减小工件变形降低铣床的径向切削力。
    插铣为粗加工和精加工提供了高效的加工策略。粗加工可以用高承载刀具像钻孔一样进行铣削，即使进给速度再高，刀具也只是轴向受力。这种策略也可用来针对垂直或接近垂直的区域进行精加工。当采用大直径或小圆角的牛鼻刀时，将可用更少的刀路来完成所需的曲面加工。
    对于深度很深的腔体的粗加工也可采用插铣的方式，腔体很深时，需要很长的刀具，这时刀具刚性很差，按常规的切削路线切削刀具易变形，而且也易产生振动，影响加工质量和效率，采用插铣的轨迹正好可解决这一问题。
  r! d7 r: W/ @8 S

〔插入图1和图2〕

    Cimatron E为插铣加工提供了多种优化刀路策略包括，适用这可以选择是侧插或是中心插铣，也可以定义插铣最小深度和方向，针对拐角的地方，Cimatron 还可以定义插铣的包容角度，从而自动调整侧向步距，避免切削力在拐角处突然变大而对机床产生损害。
1 m# z0 H# _  I7 X3 Q+ ^    微铣削（Micro-milling）是加工微小零件和高精密零件的一种全新加工技术。微铣削使用非常小的刀具（直径小于0.1mm）并能获得非常小的曲面公差和高质量的曲面精度，通用的NC软件不能达到这个精度。
4 O- }3 [# k& s  R$ f' L; ~' x    作为第一款达到微铣削级别的CAD/CAM 软件，Cimatron E7 提供了在加工环境中实体曲面混合造型的功能，因为如果导入的产品数据模型质量不好，必须在CAM 操作之前进行修复。一些小的孔或者缝隙可能导致最终的加工工件质量低。与单纯实体建模不同，Cimatron 的混合建模拥有“为制造而设计”的功能用来修复几何模型，通过各种曲面功能融合缝隙并变成成实体。
    为了获得以上要求，微铣削技术需要达到以下支持：100μm或更小的刀具、高速刀具外形比例（L/D）10或高达100，主轴转速高达150,000 r/min或更高，加工公差达0.1μm或更小 ，模具材料硬度到53 HRC ，微型模具铣削的精度< 5μm 曲面粗糙度<0.2μm Ra 。
, u' I9 L; a6 _  s    刚刚发布的Cimatron公司的旗舰产品E7使用了实体曲面混合建模技术，其ACIS 内核技术提供了高达1nm 的内部精度，为微铣削提供了技术保障。加工过程中通过应用高速切削（HSC）策略获得均匀一致刀路，并使用了毛坯残留知识防止断刀，以对微型型腔进行开粗。为了降低风险防止换刀过程中产生的不连续的微型曲面，Cimatron E 提供了多种加工策略。NC 策略中支持斜线或螺旋下刀保证刀具最大限度的光滑和连续地进入工件。

〔插入图3、图4〕

    Cimatron的微铣削技术通过识别真实的残留微型毛坯以及具有同样功能的开粗、二次开粗、精加工微和摆线开粗等加工策略保证刀路轨迹高效安全。5轴倾角满足需要非常小直径的短锥型刀进行零件的加工，以及硬度高并要求曲面质量高的材料加工。为了满足高速铣削的要求，Cimatron采用了多种高速铣削策略例如：角部圆角连接、零重叠摆线精加工、S连刀和螺旋下刀、自适应Z层精加工和流线加工。同样Cimatron E支持样条逼近加工和流线铣削，减少加工时间，降低刀具磨损和破坏。
2 Y) {, x, }( P    微铣削是高速铣削的未来，精通微精模具的公司将会拥有更大的竞争力，Cimatron E7 作为第一个商业化的微铣削产品，引领了高速铣削的发展方向。