基于CimatronE12壳体零件设计与多轴加工

1、前言：

CimatronE系统是以色列Cimatron公司开发的CAD/CAM集成化的软件系统，CimatronE是一个使用参数和变量化特征造型技术，使用同一的数据库，具有造型设计、装配设计、三维标注、模具设计、数控加工、标准模架等功能模块。CimatronE的数控加工技术一直处于世界领先的地位，被世界工模界认为是最杰出的数控编程系统之一。

2、典型零件建模

利用CimatronE的强大的三维建模功能，通过拉伸、旋转、切除、导动等造型命令，建立壳体零件的三维模型。建立的模型如图1 所示。

图1 工件三维模型 图2 建立工件坐标系

3、数控加工

3.1、零件加工工艺分析

此零件的内外锥度已经由前面的车工工序加工完成，该零件是由截面旋转为基础建立，采用三爪卡盘装夹，根据对此零件的结构分析，确定该零件的加工路线，此零件的外锥度上的平面和异型孔采用五轴联动加工，圆锥面上四个Φ25，深3的圆孔、M20*1深10的螺纹采用五轴定位加工。

3.2、选择加工原点、建立坐标系

考虑到工件的测量和对刀、校正的方便性。将加工坐标系建立在工件上表面的几何中心。建立的坐标系如图2 所示。

3.3、刀具设定

通过对零件的加工工艺分析，加工异型孔和Φ25圆孔采用Φ16的合金刀。Φ20*1螺纹底孔采用Φ10平刀、螺纹采用Φ11的螺纹刀。异型孔上四个R3的圆角采用Φ6立铣刀。

3.4、规划加工刀具路径

3.4.1加工异型孔平面

为了便于加工首先将异型孔上表面补全，补面结果如图3 所示。加工异型孔平面采用:加工程序/五轴加工/通用策略/平行于曲线铣。加工刀路如图4所示。

图3 异型孔补面 图4 加工异型孔表面刀路

3.4.2 加工异型孔

加工程序/五轴加工/通用策略/两曲线之间仿形铣。异型孔的实际加工材料去除量比较大，实际加工中为了提高加工效率，刀具：Φ6的合金刀。粗加工时异型孔的侧壁单边留0.5mm的余量。沿着异型孔的侧壁环绕一周将多余的材料去除。精加工采用同样的方法将单边0.5mm的余量去除。加工参数如图3所示 ，加工刀路如图4所示 。

图3 异型孔加工参数 图4异型孔加工刀路

3.4.3加工Φ25孔

四个Φ25的孔采用五轴定位加工，首先建立局部加工坐标系，将坐标系建立在M20*1螺纹孔的上表面中心，如图5所示。激活局部坐标系，由于Φ25孔有公差，采用先粗后精的次序加工，加工策略采用：加工程序/2.5轴/毛坯环切，粗加工：加工参数侧面留余量0.5，底面余量0。精加工：加工参数侧面留余量、底面余量0。加工刀路如图6所示。

图5 建立局部坐标系 图6 Φ25孔加工刀路

3.4.4 螺纹底孔加工

M20*1螺纹底孔采用五轴定位加工加工，坐标系沿用加工Φ25孔的局部坐标系。刀具：Φ10立铣刀，加工M20的底孔Φ19圆孔。M20*1螺纹底孔的加工策略：加工程序/2.5轴/毛坯环切。

3.4.5螺纹加工

四个M20*1螺纹采用五轴定位加工 ，由于CimatronE没有铣削螺纹的专用模块，这里采用做辅助面和辅助线的方法实现螺纹的加工。首先做一个Φ20的辅助面，再做一个基半径10、螺纹高10、 螺距1、逆方向的螺旋线，如图7所示。M20*1螺纹底孔的加工策略：加工程序/局部操作/局部三轴/曲线投影铣。螺纹加工刀路如图8所示。

图7 建立辅助面辅助线 图8 M20*1螺纹加工刀路

四个M20*1螺纹均布在工件圆锥面上，由于做辅助面和辅助线的方法来编制螺纹程序比较繁琐，其余三个采用CimatronE自带的转换功能来加工，具体方法：加工程序/转换/复制整列/刀路轨迹/放射铣削。

图7 加工策略选择 图8 加工参数设定

程序：图6显示的螺纹程序，阵列中心：图2显示工件坐标系原点。加工刀路如图9所示

图9 阵列加工螺纹 图10 数控加工验证图

4、结束语

随着科学技术的不断发展，多轴联动数控机床已成为加工企业最为重要的加工工具，多轴联动数控机床在制造业领域发挥着越来越明显的优势。通过对这个典型零件的加工。使用传统的加工方法必须进行多次装夹，装夹校正的时间占据总加工的时间的比例加大。采用五轴加工只需一次装夹就可以加工出三轴多次装夹才能完成的退刀槽，孔位和螺纹。不但提高了零件的加工精度，而且大大提高了产品的加工效率。