数控编程加工概述

数控编程加工概述
1.1数控加工特点与工艺
在现今科技发达的社会中，数控加工技术是重要组成部分，在现代模具制造业中具有重要作用，目前掌握先进的数控加工技术是模具专业人才适应社会飞速发展的关键，所以掌握数控加工特点与工艺显得尤为重要。
随着工业的发展数控加工的地位越来越重要，愈来愈多的零件要求加工精度高，加工形状复杂。如所谓“纳米级加工”，用手工加工几乎是不可能。在过去模具加工中，遇到复杂自由曲面或难以加工部分就采用仿形铣床与电火花机床进行生产制造，但由于仿形铣床加工精度较低，增加了抛光的工作时间，以及制作仿形时增加了生产费用和时间。所以现今的模具厂几乎都采用CNC机床、加工中心或者CNC电火花加工设备进行模具制造。由于采用CNC机床和加工中心等先进设备大大缩短了模具的交货期限，降低了生产成本。
模具制造过程中，工艺方面起到了降低生产成本的作用。一般来说，工艺就是模具生产的步骤，如果步骤多了，也会延长模具的交货期限，所以一个模具的工艺是模具生产的重要部分之一。
1.2加工类型与参数的确定
加工类型的选择就是根据模具结构形状划分粗加工、半精加工、局部精加工和精加工，接着根据划分的加工类型确定铣削刀具和加工策略，然后设置合理的加工参数对模具结构进行数控程序编程。
1.2.1加工类型选择
模具数控加工一般分为粗加工、半精加工、局部精加工和精加工4种加工类型。
1．粗加工
粗加工策略需要根据毛坯的类型和模具型面的情况而定。如果毛坯为锻件或钢件，那么粗加工最好先选用区域清除模型加工，将毛坯的大部分余量去除掉，得到均匀的毛坯余量，为后序加工提供方便。如果毛坯为铸件，最佳等高策略则是粗加工的最佳选择。最佳等高策略需将模型面分为平坦和陡峭两种情况，平坦区域采用平行或三维偏置方式加工，而陡峭区域采用等高线方式加工。
2．半精加工
半精加工的主要目的是保证精加工时余量均匀，最常用的方法是先算出残留材料的边界轮廓（参考刀具未加工区域的三维轮廓），然后选用较小的刀具来加工这些三维轮廓区域，而不用重新加工整个模型。一般用等高精加工方法来加工残留材料区域内部。为得到合理的刀具路径，应注意以下几点：
（1）计算残留边界时所用的余量，应跟开粗加工所留的余量一致。
（2）用残留边界等高精加工凹面时，应把“型腔加工”取消掉。否则，刀具路径在进行单侧铣削时，随着深度的增加，接触刀具的材料增多，铣削力增大，使刀具易折断。
（3）铣削过程中尽量减少提刀次数，提高工作效率。
（4）当孔的上表面为斜面时，必须把精加工孔壁斜面提高，否则刀具会刮伤精加工过的斜面。
3．局部精加工
局部精加工一般是指清角加工。清角加工应采用多次加工或系列刀具从大到小的加工方法。PowerMILL有多种清角加工方式，例如自动清角、沿着、笔式、多笔、缝合等。在这些加工方式中，自动清角方式最佳。
笔式和多笔方式一般在粗加工进行预清除时使用，它对提高粗加工效率有明显效果。缝合是陡峭或平坦区域应选用的加工方式，一般在局部加工时选用。自动清角方式则是比较全面的一种加工方式，它在不同的区域采用不同的加工策略，如在平坦处采用多笔或沿着，而在陡峭处采用缝合。这里的平坦与陡峭区域是根据浅滩角的大小而确定，如果浅滩角设定过小则产生的刀具路径将以缝合为主；如果浅滩角设定过大则刀具路径将以沿着为主，所以浅滩角设定得过大或过小都无法体现出自动清角的优越性。在长时间的工厂实践中，认为设定在60°左右的浅滩角最为合适。浅滩角产生的自动清角刀具路径，不但减少了加工时间，而且还可以提高刀具的使用寿命，它独特的计算方法还能将分型面中所有角落的刀具路径全部计算出来，避免了其他方式的计算遗漏问题。
4．精加工
在精加工中，除非模具型面高度变化比较大，否则最好选择平行精加工。因为平行精加工不但计算速度快，而且刀具路径光顺，加工完成的模具型面质量好。但平行方式会在局部型面产生步距不均的现象，为了避免这一现象，可以在步距不均处补加程序，或者在加工方法中选中垂直路径的对话框。选中它后，PowerMILL会自动在产生步距不均的地方，补加垂直的刀具路径。若模具型面高度变化比较大，则选用最佳加工方法是最佳等高精加工或等高精加工等方法。对于平面的精加工，常采用偏置区域清除加工。
在模具型面编程中，边界的设定是非常重要的。无论是最佳等高精加工、偏置区域清除，还是平行精加工，它们产生的刀具路径都是与边界有关的，所以边界设定的好坏，将直接影响程序的质量。如果边界设定得好，则产生的刀具路径十分规范，而且不需要编辑裁剪，可节省时间。如果边界设定不好，则产生的刀具路径需要编辑裁剪，并且编辑裁减后的刀具路径产生大量的提刀。这样不但大大的增加了编程时间，而且还增加了数控机床加工时间。所以，为了保证加工质量，提高加工效率，应该注意以下几点要素。
（1）精加工余量必须均匀，一般径向留余量为0.15~0.3mm，轴向留余量为0.05~0.15mm。
（2）当采用偏置区域清除精加工平面时，毛坯的Z向最小值应该等于该平面的Z值，否则平面加工后高度方向尺寸误差较大。
（3）若采用等高精加工，当刀具起刀点位置比较乱时，可以使用在编辑中移动开始点的方法来改正。
（4）为保证在浅滩边界处平行和等高两种走刀路径接刀良好，在允许的情况下，一般在平行走刀时把浅滩边界向外三维偏移2mm左右。
等高精加工侧面时常选用圆鼻刀加工，这必然导致工件底部不清角。当选用软件中的几种清角加工所产生的刀路不是很合理的情况下，一般采用等高加工通过裁剪功能去掉多余的路径的方法来代替。此时，应该检查等高精加工后Z向深度是否到位，若不到位则应该再加工一刀，把这一刀的路径拉到先前的等高加工路径里，这里应设置切入切出和连接参数。