新闻篇
CimatronE五轴加工叶片模具教程
2016-03-09

 当今叶片制造行业,主要采用两大工艺类型:毛坯料直接加工和精密铸造。这些制造工艺类型的采用取决于叶片的应用领域。在航空动力和大型发电领域,叶片以钛合金或钢铁为材料,则采用精密铸造生产;在汽车动力等领域,叶片以铝合金为材料,则采用直接加工生产。本文章以叶片铸造模(材料为3Cr2Mo,硬度为30)为例,介绍cimatronE五轴加工策略,机床为瑞士威力铭508S,毛坯尺寸51X51X150

   

第一步:确定加工原点。用移动几何体功能,将零件右下角点移至MODEL坐标系,确定加工原点。


第二步:创建加工毛坯。草绘一个长度51mm的正方形,用此正方形作为轮廓创建加工毛坯。

 

第三步:创建零件。此功能用于机床仿真和过切检查。直接点击零件功能并确定。


第四步:在刀具库中创建加工所需的刀具。

粗加工刀具12R1,有效刀长40mm

二次粗加工刀具6R0.5,有效长度30mm。采用直径22mm的夹头;

一次曲面铣刀具6R3球刀,有效长度30mm。采用直径22mm的夹头;

精加工刀具4R2球刀,刃长度10mm,刀柄直径6mm,锥高5mm,有效总长度30mm,采用直径22mm的夹头;

清角刀具2R1球刀,刃长度5mm,刀柄直径6mm,锥高5mm,有效总长度25mm,采用直径22mm的夹头;

第五步:顶部粗加工。先以MODEL坐标系创建三轴加工TP文件,选择环切加工。安全高度设置195mm,余量0.25mm,曲面精度0.02mm,切削量为0.25mm,进给1200mm/min,转速2400(由于该材料相对硬,转速不能过快,否则磨损刀刃)。采用刀具12R1。计算刀路轨迹。

注意:a)刀路轨迹参数栏中,策略仅选为由外到内。此功能使刀具始终保持半刀切削,避免满刀切,防止刀具磨损过快。

      (b) 高速铣参数栏中,选择圆角连接。避免刀具在拐角处扎刀。

 

 


第六步:正侧面粗加工。创建坐标系C270B90并激活。以此坐标系创建一个多轴毛坯,避免顶部产生空走刀轨迹而浪费加工时间。


草绘一个轮廓,用作加工范围。

再选择环切加工。安全高度设置55mm,余量0.25mm,曲面精度0.02mm,切削量为0.25mm,进给1200mm/min,转速2400策略仅选为由外到内,圆角连接0.8mm。采用刀具12R1。计算刀路轨迹。

 

 

第七步:反侧面粗加工。创建坐标系C90B90并激活。以此坐标系创建一个多轴毛坯。草绘一个轮廓,用作加工范围。

再选择环切加工。安全高度设置55mm,余量0.25mm,曲面精度0.02mm,切削量为0.25mm,进给1200mm/min,转速2400策略仅选为由外到内,圆角连接0.8mm。采用刀具12R1。计算刀路轨迹。

 

 

第八步:顶部二次粗加工。以MODEL坐标系,再选择环切加工。安全高度设置195mm,余量0.25mm,曲面精度0.01mm,切削量为0.12mm,进给1800mm/min,转速4500圆角连接0.5mm。采用刀具6R0.5。计算刀路轨迹。

注意:a)刀路轨迹参数栏中,策略选为由外到内和由内到外。此时刀具根据零件曲面形状进行自动优化走刀。

      (b) 系统自动考虑MODEL坐标系下12R1所加工后的残留毛坯。

  

第九步:正侧面二次粗加工。以坐标系C270B90,草绘一个加工范围。

 

再选择环切加工。安全高度设置55mm,余量0.25mm,曲面精度0.01mm,切削量为0.12mm,进给1800mm/min,转速4500策略选为由外到内和由内到外,圆角连接0.5mm。采用刀具6R0.5。计算刀路轨迹。


 

第十步:反侧面二次粗加工。以坐标系C90B90,草绘一个加工范围。选择环切加工。安全高度设置55mm,余量0.25mm,曲面精度0.01mm,切削量为0.12mm,进给1800mm/min,转速4500策略选为由外到内和由内到外,圆角连接0.5mm。采用刀具6R0.5。计算刀路轨迹


 

第十一步:顶部曲面铣。以MODEL坐标系,选择曲面铣根据角度精铣,设置安全高度195mm,余量0.08mm,曲面精度0.01mm,进给3000mm/min,转速6000,采用平坦区域双向平行铣,陡峭部分等高铣,刀具为6R3。计算刀路。

 

第十二步:正侧面曲面铣。以坐标系C270B90,选择曲面铣根据角度精铣,设置安全高度55mm,余量0.08mm,曲面精度0.01mm,进给3000mm/min,转速6000,采用平坦区域环铣,陡峭部分等高铣,刀具为6R3。计算刀路。


第十三步:反侧面曲面铣。以坐标系C90B90,选择曲面铣根据角度精铣,设置安全高度55mm,余量0.08mm,曲面精度0.01mm,进给3000mm/min,转速6000,采用平坦区域环铣,陡峭部分等高铣,刀具为6R3。计算刀路。


注:到第十三步为止,毛坯表面的余量已经均匀,整体余量除拐角处外为0.08mm

 

第十四步:顶部五轴联动精加工。以MODEL坐标系,建立微铣削五轴TP文件。选择曲面铣根据角度精铣,设置安全高度195mm,余量0,曲面精度0.002mm,进给2500mm/min,转速12000,采用平坦区域单向平行铣,陡峭部分等高铣,刀轴倾斜控制角度15度。

 

注:(1)叶片型面精度要求相当高,不允许出现加工接刀痕和尺寸超差。所以必须采用5轴整体走刀;

   2)采用微铣削功能,保证加工精度;

 

加工面选择的技巧:为防止接刀痕的出现,加工叶片型面时,使刀具不接触正反两侧面,而采用不同的余量来保护。采用刀具4R2。计算刀路轨迹。

 


 


第十五步:正侧面定位精加工。

以坐标C270B90,草绘一个加工轮廓。


延伸曲面,保证正侧面边缘全部加工到位。


采用曲面铣精铣全部,双向平行铣走刀。余量为零,精度为0.002mm,步距为0.06mm,铣角度为135度,进给2500mm/min,转速为12000


注意:被加工曲面选择时,采用不同的余量加工。因为叶片模型面已经加工到位,防止当前刀具在铣削时刮伤其表面。余量设置为0.07mm


采用刀具4R2球刀。计算刀路。


第十六步:反侧面定位精加工。

在精加工编程之前,分析侧面存在尖角。此尖角将会使4R2球刀在拐角的地方出现震刀而影响表面质量。所以,先用实体倒圆角功能把尖角变成R2.5的圆角。再以坐标系C90B90,草绘一个加工轮廓。

  

再延伸曲面,保证正侧面边缘全部加工到位。


采用曲面铣精铣全部,双向平行铣走刀。余量为零,精度为0.002mm,步距为0.06mm,铣角度为135度,进给2500mm/min,转速为12000


注意:被加工曲面选择时,采用不同的余量加工。因为叶片模型面已经加工到位,防止当前刀具在铣削时刮伤其表面。余量设置为0.07mm                      


采用刀具4R2球刀。计算刀路。


第十七步:五轴清根。

MODEL坐标创建选五轴和微铣削TP文件。


再选择局部精细加工清根铣。设置曲面余量为零,加工精度0.002mm,切削量为0.05,步距为0.05。前一把设置为4R2球刀,偏移量为0.2mm。加工最低点限制值为70mm

进给为2000mm/min,转速为15000


采用刀具2R1球刀。计算刀路。


注:CimatronE的五轴自动清角功能,是基以前一把的直径和残留毛坯来进行铣削的。其特点是在刀具有效长度不干涉范围内进行三轴联动加工,以节约加工时间;在有效长度干涉后,系统自动进行五轴联动加工。

第十八步:机床仿真



 
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