公司簡介

北(bei)(bei)京匯誠汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)工程有限(xian)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)成立于(yu)1996年，主(zhu)要生產(chan)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)主(zhu)模型和(he)檢(jian)具(ju)(ju)。匯誠公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)為上海(hai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)集團公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、廣州羊城汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)廠、沈(shen)陽金(jin)杯(bei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、奇瑞汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、昌河汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、江(jiang)鈴汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、長安汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)集團公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、北(bei)(bei)方奔馳公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、吉利(li)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、北(bei)(bei)汽(qi)(qi)(qi)(qi)福田(tian)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、江(jiang)淮汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)制(zhi)造有限(xian)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、長城汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)公(gong)(gong)(gong)司(si)(si)、濟南重(zhong)汽(qi)(qi)(qi)(qi)、海(hai)南馬自(zi)達等國內多家(jia)著名(ming)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)廠生產(chan)過(guo)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)(che)(che)主(zhu)模型和(he)檢(jian)具(ju)(ju)。

軟件應用背景

本文(wen)所介紹(shao)的(de)CAXA制(zhi)造工(gong)程師在高速(su)(su)加工(gong)技術中的(de)應用，其(qi)硬件主要使用了(le)匯誠公司的(de)兩臺(tai)(tai)意大利產(chan)大型(xing)高速(su)(su)數控銑，機床臺(tai)(tai)面均達到4500X2500mm。其(qi)中一(yi)臺(tai)(tai)是RAMBAUDI的(de)DIGIMILL-40L，主軸最(zui)高轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)1萬(wan)轉(zhuan)(zhuan)/分(fen)鐘(zhong)，最(zui)大進(jin)給(gei)速(su)(su)度(du)15米/分(fen)鐘(zhong)；另一(yi)臺(tai)(tai)是ARES48-26-PX5，主軸最(zui)高轉(zhuan)(zhuan)速(su)(su)2萬(wan)轉(zhuan)(zhuan)/分(fen)鐘(zhong)，最(zui)高進(jin)給(gei)速(su)(su)度(du)40米/分(fen)鐘(zhong)。

匯誠(cheng)公司(si)從1997年就開始使(shi)用(yong)CAXA CAM軟件----CAXA制(zhi)(zhi)造工(gong)程(cheng)師，應用(yong)于汽(qi)車主模型和檢(jian)具的(de)(de)生產(chan)。CAXA制(zhi)(zhi)造工(gong)程(cheng)師是一套(tao)面向數控(kong)銑(xian)和加工(gong)中(zhong)心機床的(de)(de)CAD/CAM應用(yong)軟件，功能強大、易學易用(yong)、工(gong)藝性好(hao)、代碼質量高(gao)，是數控(kong)制(zhi)(zhi)造的(de)(de)“核心”。在匯誠(cheng)公司(si)長期的(de)(de)使(shi)用(yong)中(zhong)受到(dao)好(hao)評，不但降低了投入成本，而且提高(gao)了經濟(ji)效(xiao)益。CAXA制(zhi)(zhi)造工(gong)程(cheng)師包(bao)含(han)2-5軸加工(gong)，融入了很多適(shi)用(yong)于高(gao)速加工(gong)的(de)(de)先(xian)進技術。作為管中(zhong)窺(kui)豹，本文將簡單介紹(shao)其(qi)中(zhong)一些亮點。

在高速加工中的應用

我們知道(dao)對于單一的凸形或凹(ao)形加(jia)(jia)工(gong)(gong)，適用等高線加(jia)(jia)工(gong)(gong)方式來切(qie)削(xue)，通過控(kong)制每層(ceng)的切(qie)削(xue)量和每層(ceng)的進(jin)(jin)出刀(dao)方式（如：采用毛坯外(wai)進(jin)(jin)刀(dao)，圓弧(hu)切(qie)入、切(qie)出方式）即(ji)可達到高速加(jia)(jia)工(gong)(gong)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(dan)是(shi)(shi)對于汽車主模(mo)(mo)型(xing)和(he)檢具，其幾何形狀(zhuang)異(yi)常復雜(za)。它的(de)高速(su)加(jia)工軌(gui)跡(ji)(ji)，不僅僅是(shi)(shi)需要(yao)處(chu)理(li)軌(gui)跡(ji)(ji)層(ceng)與(yu)層(ceng)之(zhi)間，下(xia)刀的(de)切(qie)(qie)入/切(qie)(qie)出(chu)(chu)(chu)方(fang)式(shi)，還需要(yao)考慮(lv)順/逆銑的(de)一(yi)致性(xing)、每(mei)層(ceng)進出(chu)(chu)(chu)刀點位置優(you)化、各種軌(gui)跡(ji)(ji)拐角的(de)方(fang)式(shi)及(ji)速(su)度控制等。其綜合后情況(kuang)變(bian)得非常復雜(za)。例如，當層(ceng)與(yu)層(ceng)之(zhi)間的(de)下(xia)刀方(fang)式(shi)設置為圓(yuan)(yuan)弧(hu)(hu)(hu)切(qie)(qie)入/圓(yuan)(yuan)弧(hu)(hu)(hu)切(qie)(qie)出(chu)(chu)(chu)，在上述簡單的(de)純(chun)凸或純(chun)凹模(mo)(mo)型(xing)加(jia)工情況(kuang)下(xia)，可(ke)認為給出(chu)(chu)(chu)圓(yuan)(yuan)弧(hu)(hu)(hu)的(de)切(qie)(qie)入/切(qie)(qie)出(chu)(chu)(chu)半徑(jing)值，但(dan)當處(chu)理(li)復雜(za)模(mo)(mo)型(xing)時(shi)，這個切(qie)(qie)入/切(qie)(qie)出(chu)(chu)(chu)圓(yuan)(yuan)弧(hu)(hu)(hu)半徑(jing)很(hen)難人工給出(chu)(chu)(chu)了(le)，需要(yao)通(tong)過復雜(za)的(de)算(suan)法(fa)進行判斷。因為復雜(za)的(de)汽車模(mo)(mo)型(xing)等高加(jia)工軌(gui)跡(ji)(ji)，每(mei)層(ceng)軌(gui)跡(ji)(ji)的(de)輪廓(kuo)與(yu)島(dao)的(de)形狀(zhuang)不盡相(xiang)(xiang)同(tong)，不可(ke)能以(yi)相(xiang)(xiang)同(tong)位置和(he)相(xiang)(xiang)同(tong)進/出(chu)(chu)(chu)刀半徑(jing)處(chu)理(li)，否則在高速(su)精(jing)加(jia)工過程中會造成局部加(jia)工過切(qie)(qie)。

圖表 2 漸變的圓弧切入/切出半徑軌跡

上“圖表(biao) 2 漸變(bian)的圓弧切(qie)(qie)入(ru)/切(qie)(qie)出半徑軌跡(ji)”中(zhong)顯示了(le)CAXA制造工(gong)程師中(zhong)等高線精加工(gong)方(fang)式中(zhong)，對圓弧切(qie)(qie)入(ru)/切(qie)(qie)出的半徑處(chu)理(li)情況。從中(zhong)不難看出其每層深度(du)的變(bian)化，切(qie)(qie)削空間隨之變(bian)化，而切(qie)(qie)入(ru)/切(qie)(qie)出圓弧半徑也發生了(le)變(bian)化。

下(xia)面是(shi)CAXA制(zhi)造工程(cheng)師針對高(gao)速(su)加工，兩種典(dian)型(xing)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(biao) 3 適合高速加(jia)工(gong)的拐角軌跡1”為(wei)CAXA制造工(gong)程師為(wei)往復切削開發(fa)的拐角處(chu)理(li)方(fang)式；“圖表(biao) 4 適合高速加(jia)工(gong)的拐角2”為(wei)環形切削開發(fa)的S形高速切削行間拐角。

另外在汽車檢具的(de)(de)高速加(jia)工中(zhong)，有(you)很(hen)多尖(jian)角(jiao)的(de)(de)棱(leng)(leng)邊(bian)(bian)，由(you)于被加(jia)工材(cai)料為脆性材(cai)料，如(ru)果在軌跡(ji)上不作處理，加(jia)工過程中(zhong)高速運動的(de)(de)刀具很(hen)容易破壞這些棱(leng)(leng)邊(bian)(bian)，尤(you)其是過棱(leng)(leng)邊(bian)(bian)向(xiang)下切(qie)削時。故在這類檢具的(de)(de)加(jia)工過程中(zhong)，需要CAM軟件(jian)能自(zi)動生成對于尖(jian)棱(leng)(leng)邊(bian)(bian)的(de)(de)保(bao)護(hu)軌跡(ji)。

圖表 5 對尖棱邊保護的軌跡

在(zai)CAXA制(zhi)造(zao)工(gong)程師(shi)中，除在(zai)軌跡(ji)形狀上針對高(gao)速(su)(su)(su)加工(gong)做了很多(duo)工(gong)藝性處(chu)理(li)，而且還在(zai)拐(guai)(guai)角(jiao)加減速(su)(su)(su)上做了處(chu)理(li)。因為(wei)大(da)多(duo)數高(gao)速(su)(su)(su)加工(gong)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)均(jun)(jun)屬于高(gao)速(su)(su)(su)輕載(zai)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)，匯誠(cheng)公司的(de)這兩臺大(da)型高(gao)速(su)(su)(su)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)均(jun)(jun)為(wei)高(gao)速(su)(su)(su)輕載(zai)，如(ru)果機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)控(kong)制(zhi)系(xi)統本身不具備(bei)小(xiao)拐(guai)(guai)角(jiao)自動降(jiang)速(su)(su)(su)機(ji)(ji)制(zhi)，則必(bi)須(xu)由CAM軟件提(ti)供。如(ru)果在(zai)汽車主模型和(he)檢具的(de)凹形拐(guai)(guai)角(jiao)處(chu)沒有(you)降(jiang)速(su)(su)(su)處(chu)理(li)，機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)主軸的(de)負載(zai)會驟(zou)然加大(da)，產生很大(da)的(de)沖擊，嚴重的(de)會損(sun)壞(huai)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)(chuang)。如(ru)果這個拐(guai)(guai)角(jiao)處(chu)的(de)壁厚較薄，則勢必(bi)造(zao)成拐(guai)(guai)角(jiao)崩塌，后果也很嚴重！

CAXA 制造工(gong)(gong)程師中(zhong)提供(gong)了拐角(jiao)加(jia)工(gong)(gong)減(jian)速(su)功能，它是(shi)在軟件中(zhong)根據(ju)路徑的(de)(de)傾斜(xie)角(jiao)度、角(jiao)部(bu)角(jiao)度、水平圓弧(hu)的(de)(de)半(ban)徑為依據(ju)，做一定范圍的(de)(de)降速(su)調(diao)整。下面是(shi)CAXA 制造工(gong)(gong)程師中(zhong)的(de)(de)幾(ji)種加(jia)工(gong)(gong)自動降速(su)處理情(qing)況(kuang)：

● 各要素傾斜(xie)度的(de)(de)減速——根據(ju)路徑的(de)(de)傾斜(xie)度降低(di)送刀速度的(de)(de)功能。

●  描線角部(bu)減速——根據路徑(jing)的(de)(de)三維的(de)(de)角部(bu)的(de)(de)角度降低(di)送刀速度的(de)(de)功能(neng)。

●  等高(gao)線角(jiao)(jiao)部(bu)減(jian)速——根據等高(gao)線路徑的(de)角(jiao)(jiao)部(bu)的(de)角(jiao)(jiao)度降低送刀速度的(de)功能(neng)。

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

圖表 6 減速變化實例——等高線角部速度變化

“圖(tu)表 6 減速變(bian)化實例——等高線(xian)角(jiao)部速度變(bian)化”中，左邊的(de)圖(tu)形為勻切削軌(gui)跡，右(you)邊的(de)圖(tu)形，在軌(gui)跡顏(yan)色深的(de)圓弧拐(guai)角(jiao)處(chu)發生了降(jiang)速。

圖表 7 減速變化實例——掃描線角部速度變化

同圖(tu)表6一樣，圖(tu)標7中右(you)圖(tu)中加粗部分軌(gui)跡為降速(su)軌(gui)跡。

在后置(zhi)處(chu)理(li)方面(mian)，CAXA制造工程(cheng)師可(ke)針(zhen)對(dui)曲(qu)(qu)(qu)面(mian)加(jia)工作(zuo)代碼(ma)優化。另外還針(zhen)對(dui)西門子系統作(zuo)了(le)空間圓弧(hu)(hu)指令的(de)(de)支持，它可(ke)在復(fu)雜曲(qu)(qu)(qu)面(mian)加(jia)工中，將由直(zhi)線差補組成的(de)(de)軌跡(ji)輸出(chu)處(chu)理(li)為由西門子空間圓弧(hu)(hu)差補指令，這種處(chu)理(li)方式將輸出(chu)的(de)(de)代碼(ma)軌跡(ji)更平(ping)滑，代碼(ma)量更精簡，非常適合復(fu)雜曲(qu)(qu)(qu)面(mian)（如汽車(che)的(de)(de)主模(mo)型、檢具、模(mo)具等）的(de)(de)高(gao)速加(jia)工。

由于(yu)篇幅限(xian)(xian)制，這里(li)僅對北京(jing)匯誠汽(qi)車工程有限(xian)(xian)公司使用(yong)CAXA制造(zao)工程師在汽(qi)車主(zhu)模型、汽(qi)車檢具生(sheng)產中，對高(gao)速加工技術應用(yong)作簡單介紹。