等高切削在模具加工上应用

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　　在UG的发展过程中，CAM一直是加工业者最可靠、的工件伙伴。它不仅提供可靠伙精确的刀具路径，更让NC程式设计师可以随心所欲的设计出心目中最有效率的加工程式。去年CIMdata的调查报告指出，EDSUG被视为所有CAM软体供给商中，最强大的竞争对手。
　　UGCAM有下列几个特点：
　　提供可靠、精确的刀具路径。
+ L5 S: c3 [6 b3 D' e8 H+ Z, [; [　　能直接在曲面及实体上加工。
　　良好的使用者介面，答应使用者能依工作上的需要，客制化使用者介面，不仅能提高作业效率，同时能善用及保存公司的Konw-how。
8 B7 ]. O  @' G* A# d# R0 R　　提供多样性的加工方式，方便NC程式设计师设计各种高效率的刀具路径。
/ L/ `. h$ Z9 E　　提供完整的刀具库及加工参数库治理功能，使新进人员能充分利用资深人员的经验，设计优良的刀具路径。
* M- L! x; M. E  C  A7 f" d　　提供泛用型後处理功能，产生各NC加工机适用的NC程式。
　　UGCAM包含二轴到五轴铣削、ó床铣削、线切割、大型刀具库治理、实体模拟切削及泛用型後处理器等功能。在本文中笔者将介绍叁轴铣削中等高切削在模具加工上的应用。
3 M" n  L$ B0 B! ]# }　　等高切削
- V- n% @* _8 R  {9 k# m* p0 C$ J　　等高切削在模具加工上，主要用於需要刀具受力均匀的加工条件下。例如粗加工时，一般刀具受力极大，因此等高切削能以控制切深度的方式，将刀具受力限制在一个范围内。此外，在中加工或精加工时，假如加工部位太陡、太深、需要延长加长刀刃的情形，由於刀具太长加工时偏摆太大，往往也需要用等高切削的方式，来减少刀具受力。目前最流行的高速切削机，也是等高切削的使用者。
　　UG的等高切削功能不仅提供多样化的加工方式同时更答应刀具在整个加工过程中，能在均匀的受力状能下，做最快、最好的切削。以下是UG等高切削的特性。
　　刀具使用没有限制
　　NC程式设计师可以依照工具机的性能、胚料材质、夹持方式及切削效率的考量，自由选用平刀、球刀、圆鼻刀、T型刀等刀具进行等高切削。在计算上，UG利用所选用的刀具，分层沿等加工面计算，所以能产生准确的刀具路径。图1及图2显示用T型刀切削的刀具路径，图3显示用平刀切削的刀具路径(细线为刀具路径)。
* C; U* o3 S1 S2 v* ^2 @　　自动侦测斜倒区域(undercut)
　　UG能自动侦测加工范围内undercut区域，并自动计算出最佳的刀具路径。如图2中，用T型刀铣切时，若刀柄不干涉到加工面，UG尽可能作最完整的切削。图3中，由於用平刀切削，因此在undercut区域，UG产生的刀具路径以整刀具不碰到加工面为原则。
　　提供多样化的刀具路径型式
　　UG等高切削供住复式切削、单向切削、螺旋切削、沿边切削及多层沿边切削。其中多层沿边切削提供高效率的粗胚料加工路径，也是深陡加工面精加工的良好选择。高速切削机可利用此功能产生良好的加工路径。图4为多层沿边切削的刀具路径。每一深度上产生叁道刀具路径，第一道离成品面3mm，第二道离成品面1mm第叁道则加工在成品面上。
　　产生刀具受力均匀的加工路径
$ O  w7 N% z  Z, C% M$ d2 H! o　　模具加工时，NC程式设计师或机台操作员，往往为了避免NC程式中，刀具局部受力过大，而造成刀具严重损耗的情形，降低了整体路径的进给速率，而影响了整个加工效率。UG提供多样的进给速率设定方式，来解决这个问题。使用者可以设定刀具局部受力的进给率(如第一刀切削，刀具路径往复时，刀具路径转角时)
　　在不同高度区域设定不同切削深度
　　为了在加工後能留下均匀的胚料，同时又不耗费不必要的加工时间。UG提供使用者，依加工件的外形特性，在不同的高度区域中，设定不同的切削深度。如图5所示，在做多层沿面中加工时，在陡峭区域我们设定较大的切削深度，在平缓区域，设定较小切削深度。
　　具有加工素材及成品体的观念
# F( k5 x' e/ m9 f+ L2 F* ?: t+ R　　加工素材及成品体的运作，让使用者在不修改CAD模型的情形下，能便利的进行等高粗加工及精加工的计算。对於模具电极及滑块的NC程式制作非常方便。图6及图7中虚线部份为加工素材外形，图6为用往复式等高粗切的例子，图7为等高沿面精加工的刀具路径。
　　具有允差切削功能
9 j3 r$ w5 U( e* F7 A( L　　模具业者所接收的CAD资料，经常是上游所提供的IGES档案。因此加工用的CAD模型的曲面之间常会有间隙及重叠的情形。UG提供允差切削功能。在使用者设定的公差范围内能自动处理曲面间的间隙及重叠，而产生良好的刀具路径。
( c6 i/ e6 D/ O　　在个别的加工曲面上，可以设定不同的加工预留量
% ^. Z1 t# l2 o8 [% |+ A% T　　在模具设计中，由於成品几何外形的规范，往往需定义不同肉厚、合模面、靠破面及一般成品面。为了方面NC程式设计师在单一CAD模型上设定NC程式，UG让NC设计师在个别加工曲面上设定不同的预留量(正值及负值)，以提高NC程式的设计效率。
* k# m6 ~5 b8 G! L" |& A& S　　提供多种进/退刀方式
　　UG等高切削提供直线、折线、圆弧等多种进/退刀方式，来满足实际加工的需要。使用者同时能在不同深度区域或加工区域设定不同预钻孔位置及钻孔深度。UG在进刀时亦能依加工几何外形及刀具定义，自动决定由预钻孔进刀或斜向进刀，以符合实际加工要求。
　　结论
  Q( }- ~3 u+ C7 u( w9 l* k; f+ m　　以上为UG等高切削在模具上的应用。日後笔者将陆续介绍UGCAM中最生动的投影加工处理模具加工中，中加工、精加工及自动清角的问题。【MechNet】