精雕零件的实例编程与加工

精雕实例应用精雕实例编程、加工表壳零件的编程过程（JDPaint5.0软件）一、实例介绍：本实例使用的图形，如图1所示，是零件的3D造型图。整个造型就是本实例的加工图形，尺寸为26.26×35.39×7.24；工件在毛坯情况如图2所示，图1工件的3D造型图精雕实例应用图2毛坯图（其中黑色线条表示毛坯，红色表示工件）本实例使用的材料为金属铝，有平底6mm、4mm、3.175mm和2mm刀具，球头R2、R1.59和R1刀具可供选择。通过本实例需要达到的目标是：1、掌握综合零件的工艺分析方法；2、掌握多种加工方式结合加工的方法；3、掌握软件的灵活应用。二、编程操作过程（由于在前面实例编程过程里边已经有比较详细的软件操作说明，本实例中关于前面已经介绍过的过程，就不详细说明，不明白的地方参看前面的相关过程）1、调入图形文件给定文件的格式为IGES，文件名为biaoke.igs，在JDPaint5.0“曲面造型工具”中使用输入的方式的打开文件，打开后的文件如图3所示精雕实例应用图3给定的图形文件2、工艺分析工艺过程分析。从工件的形态来看，是一个结构比较复杂的工件；既有水平面，又有陡峭面；既有平坦面，又有陡峭面；既有大弧度面，又有小弧度面。在编程的时候，如果按照加工简单面的思路，先用一把刀去粗，把大部分先去除，表面留3～5个丝的余量，再用一把刀精加工。若精加工刀具用的半径比较大，小曲率半径的曲面加工不到，若使用刀具的半径太小，小曲率曲面加工到位了，加工效率太低；整个造型使用一个路径加工完成，水平面和竖直面的加工效果和效率都比较差，图4就是加工不到位和加工效果差的现象。图4所以，在加工比较复杂工件时，粗加工和加工简单工件一样，精加工就不能够采用加工简单曲面的思路，应根据曲面造型形态特点，对每一个部位根据其形态特点，采取合适的加工方式，进行局部加工。对于水平和竖直的面采取二维加工方式加工，加工效果好，效率还高；对于陡峭面采用等高外形方式加工比较合适；对于平坦面采用平行截线比较合适；对于圆环状的平坦面采用径向放射比较合适，总之采用最合适的加工方式去加工。对于本例我们可以进行以下过程进行加工：1）粗加工，如图5所示：精雕实例应用工件毛坯留大余量去粗后图52）加工内部水平和竖直部位，如图6所示：加工曲面加工后结果图63）加工环状面，如图7所示：加工曲面加工后结果图74）加工剩下的平坦面，如图8所示：精雕实例应用加工曲面加工后结果图85）加工陡峭面，如图9所示：加工曲面加工后结果图96）加工4个小圆弧面，如图10所示：加工曲面加工后结果图107）处理底面，如图11所示：精雕实例应用加工完成图11工艺方法的选择。前面已经分析出工艺顺序，接下来选择相应的加工方法。1）粗加工，根据毛坯和工件特点，适合选用区域粗加工。2）加工水平竖直部位，由于已经进行了粗加工，工件表面留下的余量已经很少，除了中间圆形底面，其它部位都比较适合使用轮廓加工，中间的底面使用区域加工。3）加工环状面，从面的形态特征分行，面比较接近回转面，面从里到外是向圆弧状向下倾斜，为保证加工效果的一致性，采用径向放射精加工比较合适，以面的中心位置为放射中心。4）加工图形剩下的平坦面，从造型中可以看出，该面比较平坦，对称向两边倾斜，比较适合采用平行截线方式，走到方向于面的倾斜方向一致。5）加工陡峭面，加工陡峭面一贯比较合适的加工方式就是等高外形。6）加工4个小圆弧面，由于小圆弧面比较小，有刚好是球面一部分，半径还是1，可以采取比较特殊的加工方式，那就是用R1的球头刀直接以钻孔的方式加工。7）底面处理，从形态特点分析来看，比较适合采用区域加工的方式。3、选择加工刀具、作辅助图形、确定工件原点确定加工使用的刀具。先确定粗加工刀具由于本工件不是太大，也不算很小，工件上几个向内凹的部位，曲率半径只有2和2.7；使用6mm刀具，可以使加工效率高一些，但在这些部位的余量就会大一些；使用4mm刀具加工效率稍低一些，但这些圆角位置的加工余量就会均匀一些。所以在这里粗加工确定选用使用4mm平底刀。二维加工的刀具，从前面也分析结果，已经可以确定，使用3.175mm平底刀比较合适。曲面精加工，由于工件陡峭面和底面结合部为尖角，上面的平坦面和竖直结合是尖角，所以使用平底刀加工比较容易加工到位，因此在这里选用平底刀，从前面测量得知，最小圆角为R2，使用一致大小的刀具加工效果会比较差，因此在这里选用3.175平底刀。4个小圆弧面加工，从前面分析已经可以确定，使用R1球头刀。作外形加工的辅助图形。从前面的加工方法分析，可以知道，粗加工、二维加工和最后的钻孔加工需要作加工辅助图形。前面已经有过详细的操作步骤，这里就不再纤细介绍。精雕实例应用粗加工辅助图形，工件毛坯是直径55mm的圆柱，因此只需要以工件中心为圆心画一个直径为55的圆即可，图12所示。图12图13二维加工辅助图形，在“绘图”菜单中用“曲面上线”功能，把相应曲面的轮廓先提取出来，如图13所示。再用用“画点”的方式，捕捉4个曲面的顶点画出4个点，如图14所示。图14确定工件原点。从前面的毛坯图，可以得知本实例加工是在一块比工件稍大的毛坯上加工，为方便在机床上面定义原点，把XY的原点定义在工件的圆形中心，Z轴方向一般情况下定义在工件的最高点。使用“变换”下拉菜单中的“图形居中”功能，图15所示，把图形的中心和顶部移动到工件原点，如图16所示。图15图形居中精雕实例应用图16移动后结果4、填刀具路径（这里不再详细说明操作步骤，主要是加工参数和以前没有使用过的功能）1）开粗a.加工图形选择全部曲面和直径55mm的圆，如图17所示；图17加工图形b.在“设定雕刻范围”对话框中，选择“区域粗雕刻”参数如图18所示；图18图19c.选择4mm平底刀的刀具，“切削用量设置”如图19所示；精雕实例应用d.其它参数设置同其它曲面粗加工设置一样，最后生成的路径如图20所示。图20开粗路径2）二维加工该项目要作的内容有3个侧壁轮廓精加工，和两个底面的精加工。两个侧壁，主要有两个向内的侧壁和一个向外的侧壁，具体加工尺寸范围从工件上测量，这里不再介绍，主要说明一下切削用量参数，如图21所示。底面精加工时，切削深度范围注意给正确，其它参数与平时加工一样。下面举例说明深度范围的设定，比如中间圆形平面，通过测量得到工件的底面Z向坐标是-3.34，粗加工留余量为0.15，所以粗加工后，工件底面上的材料表面高度坐标为-3.19，所以在“设定雕刻范围”时，参数应该是图22所示的，选用平底3.175刀具，外围底面的做法也是一样。图21图223）环状面加工环状面加工，采用径向放射方式进行精加工，这里主要说明两点。一是，保护面问题，一般情况下，在加工边界重合的多个相邻曲面中间的一个或几个时，必须把相邻的曲面作为保护面选择，否则刀路计算出来后可能会过切相邻的曲面，但对于环状面，在当前条件下，就可以不用选择保护面，因为改图形的相邻曲面为竖直面，且在其下方，所以不可能产生过切，如图23所示。二是，径向放射走刀的放射中心问题，放射状走刀的放射中心一定要放在，圆环的圆心或中心的位置，否则刀具路径就不是我们所预期的，如图24所示，只有在中心刀具路径才比较规则、均匀、一致。选用平底3.175刀具，“路精雕实例应用径间距”设置0.05左右。图23图244）平坦面加工平坦面加工，采用平行截线方式进行精加工，这里主要说明两点。一是，还是保护面问题，加工平坦面时，必须把与平坦面相邻的在平坦面上方的竖直面选中，作为保护面，下方的与其相交的陡峭面不用选，如图25、26所示。二是，平行截线路径角度问题，路径角度一般情况下，选择与曲面弧度变化比较大的方向一致，如图27所示，这样的刀路加工效果比较好。选用平底3.175刀具，“路径间距”设置0.05左右。图25图26精雕实例应用图275）陡峭面加工陡峭面加工，采用等高外形方式进行精加工，这里主要说明一点那就是是，还是保护面问题，加工陡峭面时必须把相邻的曲面都作为保护面选中，否则就会在相邻面的位置生成等高路径，产生过切刀路，如图28、29所示。选用平底3.175刀具，“路径间距”设置0.05左右，生成的路径如图30所示。图28图29图306）4个小圆弧面加工4个小圆弧面加工，“加工图形”选择4个点，“加工方式”选择“钻孔”，雕刻范围设置从小圆弧面测量，如图31所示，选择“球头－2.0”刀具，“切削用量”参数如图32所示，其它参数默认，生成的刀路如图33所示。精雕实例应用图31图32图335、加工模拟刀具路径全部生成后，显示出来的路径如图34所示；水平、竖直部分使用二维方式加工，路径简炼，但完全可以达到要求，可以提高加工效率，如图35所示；曲面部分采用多种加工方式结合，使得刀具路径在曲面表面均匀覆盖，每个部位都是最适合的走道方式，如图36所示是全部曲面路径，图37是局部放大后的效果，三种路径间距非常均匀。加工模拟后结果如图38所示，与3D造型一致。图34全部路径图35二维加工路径图36曲面精加工路径图37曲面精加工局部放大图38加工模拟结果6、后处理通过模拟，确认路径没有问题后，把路径后处理。设置输出原点为（0，0，0），其它默认，刀具路径就后处理完成，可以拷贝到机床上加工了。