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公司簡介

北京匯誠汽車工程有限公司成立于1996年，主要生產(chǎn)汽車主模型和檢具。匯誠公司為上海汽車集團公司、廣州羊城汽車廠、沈陽金杯汽車公司、奇瑞汽車公司、昌河汽車公司、江鈴汽車公司、長安汽車集團公司、北方奔馳公司、吉利汽車公司、北汽福田公司、江淮汽車制造有限公司、長城汽車公司、濟南重汽、海南馬自達(dá)等國內(nèi)多家著名汽車廠生產(chǎn)過汽車主模型和檢具。

軟件應(yīng)用背景

本文所介紹的CAXA制造工程師在高速加工技術(shù)中的應(yīng)用，其硬件主要使用了匯誠公司的兩臺意大利產(chǎn)大型高速數(shù)控銑，機床臺面均達(dá)到4500X2500mm。其中一臺是RAMBAUDI的DIGIMILL-40L，主軸最高轉(zhuǎn)速1萬轉(zhuǎn)/分鐘，最大進(jìn)給速度15米/分鐘；另一臺是ARES48-26-PX5，主軸最高轉(zhuǎn)速2萬轉(zhuǎn)/分鐘，最高進(jìn)給速度40米/分鐘。

匯誠公司從1997年就開始使用CAXA CAM軟件----CAXA制造工程師，應(yīng)用于汽車主模型和檢具的生產(chǎn)。CAXA制造工程師是一套面向數(shù)控銑和加工中心機床的CAD/CAM應(yīng)用軟件，功能強大、易學(xué)易用、工藝性好、代碼質(zhì)量高，是數(shù)控制造的“核心”。在匯誠公司長期的使用中受到好評，不但降低了投入成本，而且提高了經(jīng)濟效益。CAXA制造工程師包含2-5軸加工，融入了很多適用于高速加工的先進(jìn)技術(shù)。作為管中窺豹，本文將簡單介紹其中一些亮點。

在高速加工中的應(yīng)用

我們知道對于單一的凸形或凹形加工，適用等高線加工方式來切削，通過控制每層的切削量和每層的進(jìn)出刀方式（如：采用毛坯外進(jìn)刀，圓弧切入、切出方式）即可達(dá)到高速加工的需求。

圖表 1 簡單模型情況下 適用于高速加工的等高精加工軌跡

但是對于汽車主模型和檢具，其幾何形狀異常復(fù)雜。它的高速加工軌跡，不僅僅是需要處理軌跡層與層之間，下刀的切入/切出方式，還需要考慮順/逆銑的一致性、每層進(jìn)出刀點位置優(yōu)化、各種軌跡拐角的方式及速度控制等。其綜合后情況變得非常復(fù)雜。例如，當(dāng)層與層之間的下刀方式設(shè)置為圓弧切入/圓弧切出，在上述簡單的純凸或純凹模型加工情況下，可認(rèn)為給出圓弧的切入/切出半徑值，但當(dāng)處理復(fù)雜模型時，這個切入/切出圓弧半徑很難人工給出了，需要通過復(fù)雜的算法進(jìn)行判斷。因為復(fù)雜的汽車模型等高加工軌跡，每層軌跡的輪廓與島的形狀不盡相同，不可能以相同位置和相同進(jìn)/出刀半徑處理，否則在高速精加工過程中會造成局部加工過切。

圖表 2 漸變的圓弧切入/切出半徑軌跡

上“圖表 2 漸變的圓弧切入/切出半徑軌跡”中顯示了CAXA制造工程師中等高線精加工方式中，對圓弧切入/切出的半徑處理情況。從中不難看出其每層深度的變化，切削空間隨之變化，而切入/切出圓弧半徑也發(fā)生了變化。

下面是CAXA制造工程師針對高速加工，兩種典型拐角處理情況：

圖表 3 適合高速加工的拐角軌跡1

圖表 4 適合高速加工的拐角2

“圖表 3 適合高速加工的拐角軌跡1”為CAXA制造工程師為往復(fù)切削開發(fā)的拐角處理方式；“圖表 4 適合高速加工的拐角2”為環(huán)形切削開發(fā)的S形高速切削行間拐角。

另外在汽車檢具的高速加工中，有很多尖角的棱邊，由于被加工材料為脆性材料，如果在軌跡上不作處理，加工過程中高速運動的刀具很容易破壞這些棱邊，尤其是過棱邊向下切削時。故在這類檢具的加工過程中，需要CAM軟件能自動生成對于尖棱邊的保護(hù)軌跡。

圖表 5 對尖棱邊保護(hù)的軌跡

在CAXA制造工程師中，除在軌跡形狀上針對高速加工做了很多工藝性處理，而且還在拐角加減速上做了處理。因為大多數(shù)高速加工機床均屬于高速輕載機床，匯誠公司的這兩臺大型高速機床均為高速輕載，如果機床控制系統(tǒng)本身不具備小拐角自動降速機制，則必須由CAM軟件提供。如果在汽車主模型和檢具的凹形拐角處沒有降速處理，機床主軸的負(fù)載會驟然加大，產(chǎn)生很大的沖擊，嚴(yán)重的會損壞機床。如果這個拐角處的壁厚較薄，則勢必造成拐角崩塌，后果也很嚴(yán)重！

CAXA 制造工程師中提供了拐角加工減速功能，它是在軟件中根據(jù)路徑的傾斜角度、角部角度、水平圓弧的半徑為依據(jù)，做一定范圍的降速調(diào)整。下面是CAXA 制造工程師中的幾種加工自動降速處理情況：

● 各要素傾斜度的減速——根據(jù)路徑的傾斜度降低送刀速度的功能。

●  描線角部減速——根據(jù)路徑的三維的角部的角度降低送刀速度的功能。

●  等高線角部減速——根據(jù)等高線路徑的角部的角度降低送刀速度的功能。

● 等高線角部半徑減速——根據(jù)等高線路徑的角部半徑的大小降低送刀速度。

圖表 6 減速變化實例——等高線角部速度變化

“圖表 6 減速變化實例——等高線角部速度變化”中，左邊的圖形為勻切削軌跡，右邊的圖形，在軌跡顏色深的圓弧拐角處發(fā)生了降速。

圖表 7 減速變化實例——掃描線角部速度變化

同圖表6一樣，圖標(biāo)7中右圖中加粗部分軌跡為降速軌跡。

在后置處理方面，CAXA制造工程師可針對曲面加工作代碼優(yōu)化。另外還針對西門子系統(tǒng)作了空間圓弧指令的支持，它可在復(fù)雜曲面加工中，將由直線差補組成的軌跡輸出處理為由西門子空間圓弧差補指令，這種處理方式將輸出的代碼軌跡更平滑，代碼量更精簡，非常適合復(fù)雜曲面（如汽車的主模型、檢具、模具等）的高速加工。

由于篇幅限制，這里僅對北京匯誠汽車工程有限公司使用CAXA制造工程師在汽車主模型、汽車檢具生產(chǎn)中，對高速加工技術(shù)應(yīng)用作簡單介紹。