专题:口罩机KN95熔接齿模加工案例

3D打印生物医疗
2020
04/09
12:09
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来源: 3DSystems

现在越来越多的客户使用Cimatron加工口罩机上的熔接齿模,因为软件功能强大,编程简单易用,生成的刀具路径高效、安全,得到了大家的青睐。本文对熔接齿模加工使用Cimarron主要功能做了简短的总结,希望能对大家有所帮助。

本加工案例介绍的是下面的零件:
Cimatron用户加工出来的成品,加工时间12.5小时,材质:DS53模具钢。
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1.模型准备
(1) 导入KN95熔接齿模

通过如下接口类型导入三维模型数据。
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导入的结果如下:
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注明:Cimatron软件本身有比较齐全的CAD功能,完全有能力设计完整KN95熔接齿模的三维模型,如果是外来数据模型,可以使用专门数据接口或者通用的数据接口进行导入。

(2)模型质量分析:
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注明:通过对模型的质量分析,可以查看上游设计的模型质量是否有问题:比如小碎面、开放边等问题,并能进行自动修复,还可以在公差范围内光顺和简化几何体,为编程做好准备。

(3)展开模型

这个是关键的一步处理,不展开就不能用缠绕加工,下图是展开使用的命令和展开的结果。
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注明:软件可以快速地展开实体、曲面或者曲线,展开时要选择好展开的参考面,这会影响到KN95熔接齿模的刃口尺寸。

2.编程辅助工具的应用
(1)下图是计算出来的零件最大包容盒,也就是最大尺寸和零件净重:直径80,总长292,重量7公斤,为下料和报价做准备。
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2)下图是利用编程辅助工具分析2D展开图的空档间隙。
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3)下图是利用编程辅助工具分析各处的拔模角。
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注明:通过使用圆角分析、拔模角分析、体素分析等编程辅助工具,可以帮助编程者快速选择刀具和定制加工工艺,Cimatron编程辅助工具和编程必要的CAD功能都已经镶嵌在编程环境里了,Cimatron软件是CAD和CAM高度集成的软件。

3.加工策略的应用
首先要系统自动创建回转毛坯(车削毛坯),如下图所示。

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注明:
创建回转毛坯时还可以做径向和Z方向余量。
生成毛坯用来做程序的实际加工模拟,所有程序包括缠绕程序均参照这个毛坯来模拟。

(1)粗加工程序:
三轴编程再通过Wrap生成4轴刀具路径:粗加工轨迹如下(零件的深度为2mm,程序是一层轨迹,底部直接加工到位)

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下图是路径局部放大图:可以看到刀具是摆线切入,路径间是圆弧连接,加工高效安全,并可以减少刀具和机床的损耗。

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粗加工也可以用软件专门的高效加工模块生成完全圆弧连接、载荷均匀的刀具路径,适合加工尺寸更大的零件。
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注明:
上面粗加工程序,用到软件一个很好的功能,就是为不同区域的曲面留不同余量,一个程序最多可为6组面设定不同余量,本案例只把刀口这个关键部位留量0.4,底面为非工作面,不用留量直接加工到位,而凸台留量0.2。
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绕着x轴旋转的4轴机床加工轨迹如果平行于 X 轴方向切削,加工效率会更快。

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(2)角落残料自动清理程序:

采用3轴加工策略里的自动清角功能,通过软件Wrap功能转换为4轴刀具路径,下面右侧图是局部放大的4轴路径。

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注明:
清角程序完全基于剩余毛坯计算,通过专门的残料铣削工艺,使用小的刀具自动去掉前面粗加工程序剩余的残料
系统具有精确的毛坯识别能力,即使使用很小的刀具进行切削,只要在刀具要求的切削参数范围内,就不会断刀。



(3)凸台加工程序:

因为小凸台侧壁的展开图但是直面,使用2.5轴的轮廓铣精加工策略,通过软件Wrap功能,路径自动缠绕为4轴刀具路径,下图是2.5轴轮廓铣刀具路径,采用圆弧进退刀。

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注明:
这个程序的特色:编程选择加工轮廓时,一次可以选择很多个轮廓(几百个),编程效率高。

(4)刀口部分的精加工程序:

这部分是关键,要求比较严格,因为这部分的几何无法用缠绕程序加工到位,用软件自带的四轴加工策略,四轴精加工轨迹如下:右侧是局部放大图。
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注明:
建议使用锥形刀具精加工,提高加工效率和加工质量。
上面右侧图的刀具路径点距离根据要求来设定,以达到质量要求。
软件具有很强的4轴加工策略,提供多样的铣削工艺、强大的多轴控制和干涉检查。

4.机床仿真
使用软件自带的机床模拟功能,对所有程序进行实际的切削加工模拟:下图是模拟界面,初始毛坯就是上面设计的回转毛坯:

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下图是程序模拟完后和理论模型的比较,通过颜色可以识别每条程序的毛坯剩余情况,用以判断加工是否达到要求。

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注明:
机床模拟可以模拟轨迹也可以模拟G代码。
模拟过程中如果发现主轴部件、刀具、刀柄与工件、毛坯以及夹盘有碰撞和干涉系统会自动报警提示。
模拟过程中可以设定暂停条件,比如换刀时停止,以便查看每把刀具的加工情况。

5.加工程序的后处理操作
使用GPP2专门定制的四轴Funuc系统后处理器生成机床的G代码文件:下面是后处理时的人机交互界面:
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以下是生成的粗加工和刃口精加工程序的G代码:
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注意:
需要缠绕的加工程序后处理时需要设定合适的缠绕半径、缠绕基准面的Z值以及缠绕的起始角度,否则加工会出现问题。

6.生成加工报告
通过Cimatron公司定制的程序单自动生成加工报告,报告见下图所示(显示了部分NC加工程序)
640-32.png
注明:
Cimatron公司可以按照客户的需求定制加工报告,可以是Excel也可以是PDF文档格式。


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