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創(chuàng)新型微銑削技術(shù)的應(yīng)用

時間：2008-08-30瀏覽：348次收藏

隨人類科技的進步，多數(shù)產(chǎn)品對微小的系統(tǒng)元件、零件以及子裝配的需求越來越大，隨之產(chǎn)生對微小產(chǎn)品（比如醫(yī)療手術(shù)小鑷子直徑為0.6mm）和模具的需求。為保證微銑削所產(chǎn)生的刀路高效安全并獲得所需的曲面品質(zhì)，人們需要具有新的幾何演算法和加工策略的軟件。

思美創(chuàng)（Cimatron）公司較早地意識到微小零件加工所遇到的這些挑戰(zhàn)，遂加入了由歐共體組建的微銑削研究專案中，與Fuaunhofer產(chǎn)品技術(shù)研究院（IPT）以及領(lǐng)先的機床制造商共同參與了這個專案，為微型產(chǎn)品的加工提供解決方案。

創(chuàng)新的演算法設(shè)計

Cimatron能夠提供處理微型加工的商業(yè)化CAD/CAM軟件解決方案。為了滿足高精度微小零件的加工要求，在Cimatron中可以通過創(chuàng)建一個新的刀路形式來滿足這種零件的特殊極端條件，其允許最小編程公差為0.0001毫米，它為模具制造者以及產(chǎn)品加工提供很高的精度和品質(zhì)，而且在實際編程過程中計算刀路的速度也很快。理論上，利用傳統(tǒng)演算法計算此類資料量巨大的精密程式，容易導(dǎo)致電腦出現(xiàn)溢出或死機現(xiàn)象而無法順利計算出編程結(jié)果，但Cimatron的微銑削策略通過特殊演算法，程式計算時間比傳統(tǒng)的公差等級程式短，提高了編程的計算效率。

典型應(yīng)用

從2003年4月份開始，在歐盟的支援下，技術(shù)研究組織（CRAFT）歷時24個月開始對微型塑膠元件的注射模具進行微銑削這個項目進行研究。在Fraunhofer Institute of Production Technology（IPT）領(lǐng)導(dǎo)下，該項目涉及到從技術(shù)提供到微型加工整個過程，包括CAD/CAM軟件供應(yīng)商（Cimatron），銑削機床商（Kern），刀具制造商（Magafor）以及模具制造商（Promolding B.V.、Structoform和MMTAG），模具材料硬度到53HRC，微型模具銑削的精度<5μm，曲面粗糙度<0.2μm。

測試項目使用了為工模具行業(yè)提供CAD/CAM集成解決方案的CimatronE軟件，Cimatron使用了實體曲面混合建模技術(shù)，其ACIS內(nèi)核技術(shù)提供了高達1nm的內(nèi)部精度。

如果導(dǎo)入的產(chǎn)品資料模型品質(zhì)不好，必須在CAM操作之前進行修復(fù)。一些小的孔或者縫隙可能最終導(dǎo)致較低的加工品質(zhì)。與單純的實體建模不同，Cimatron的混合建模擁有“為制造而設(shè)計”功能用以修復(fù)幾何模型，通過各種曲面功能融合縫隙并變成實體。

圖：CimatronE微銑削加工出的直徑為0.3mm零件

Magafor為此項目提供特殊的刀具，刀具最小直徑50μm，為了順利完成切削，主軸轉(zhuǎn)速高達160,000rpm。為了降低風(fēng)險，防止換刀過程中產(chǎn)生的不連續(xù)的微型曲面，CimatronE提供了多種加工策略。NC策略中支持斜線或螺旋下刀保證刀具最大限度地光滑和連續(xù)進入工件。

加工過程中通過應(yīng)用高速切削（HSC）策略獲得均勻一致刀路，并使用了毛坯殘留知識防止斷刀，以對微型腔進行開粗。

通過對此項目使用多種精加工策略測試發(fā)現(xiàn)，基於曲面的NC策略有時會產(chǎn)生不均勻的刀路，通過使用3D步距策略結(jié)合HSC獲得了更好的效果。同時CimatronE也提供了在曲面上定義U－V方向的銑削策略，這一點證明是對於微銑削最合適的精加工策略。通過對微型轉(zhuǎn)子進行U－V方向加工，產(chǎn)生測試型腔并獲得了很高的加工精度。

Cimatron的微銑削技術(shù)通過識別真實的殘留微型毛坯以及具有同樣功能的開粗、二次開粗、精加工微和擺線開粗等加工策略保證刀路軌跡安全高效。5軸傾角滿足需要非常小直徑的短錐型刀進行零件加工，以及硬度和曲面品質(zhì)要求皆高的材料加工。為了滿足高速銑削要求，Cimatron采用了多種高速銑削策略。如角部圓角連接、零重擺線精加工、S連刀和螺旋下刀、自適應(yīng)Z層精加工和流線加工。


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