任务导入

根据维纳斯人体的3D 模型分析其加工工艺, 根据工艺合理选择相应的数控机床、加工刀具、夹具等。

知识链接

在数控加工领域, 维纳斯人体一直被业内视为数控加工中一个集复杂曲面于一身且表面质量要求高、加工难度大的零件, 具有极强的多轴数控加工代表性。 在数控技术专业人才培养中, 通常把该零件的加工作为对复杂曲面编程与加工练习的一个典型课题, 并经常选用四轴联动立式加工中心对其进行加工。

1. 工艺方案分析

维纳斯人体的加工分为粗加工、半精加工和精加工3 个阶段。 如果直接采用四轴联动编程进行粗加工, 将极大地增加刀具的空行程, 并且由于加工余量较大容易引起刀具的折断, 所以在实际加工中, 根据工件的特征, 设计了2+1 轴的粗加工方法: 利用回转轴A 使工件分别定位在0°和180°后, 应用UIG 软件型腔铣功能, 对工件0°和180°两面进行粗铣加工。 粗加工时, 保持零件的余量均匀; 粗加工完成后使用四轴联动可变轮廓铣功能, 对工件进行360°旋转半精加工及精加工。

(1) 维纳斯人体加工难点

维纳斯人体加工难点有以下几点:

1) 加工维纳斯人体过程中的刀轴控制;

2) 加工非连续复杂曲面时应保证的精度;

3) 驱动曲面的制作;

4) 多轴数控加工程序的生成;

5) 多轴后处理的建造。

(2) 工艺制定及工序安排(www.daowen.com)

1) 维纳斯人体粗加工。 零件粗加工的目的是去除大量的余料, 其考虑的重点是加工效率, 要求大的进给量和尽可能大的切削深度, 以便在较短的时间内切除更多的材料。 粗加工对工件表面质量要求不高, 合理规划刀具路径, 提高效率即可, 如图4.2.1所示。

图4.2.1　粗加工

2) 维纳斯人体半精加工。 实际加工测量表明, 在粗加工后, 往往由于粗加工过程中材料内部应力释放, 造成应力变形而影响材料的外形尺寸; 因此, 为保证维纳斯人体精加工后的美观性, 则必须在粗精加工之间安排半精加工, 如图4.2.2 所示。

图4.2.2　半精加工

3) 维纳斯人体精加工。 为保证加工精度、加工质量和加工效率, 最后用小号球刀分别对维纳斯的不同区域进行精加工, 并根据维纳斯加工模型的要求合理设置驱动曲面的驱动方向、切削方式、刀位点的运动轨迹、非切削机床控制(运动输出) 等参数, 如图4.2.3 所示。

图4.2.3　精加工

任务实施

通过书籍、网络等形式选择与加工维纳斯人体所用的数控机床相类似的机床。

知识拓展

请根据所学知识查找类似零件进行工艺分析。