专题：口罩机KN95熔接齿模加工案例

来源： 3DSystems

现在越来越多的客户使用Cimatron加工口罩机上的熔接齿模,因为软件功能强大，编程简单易用，生成的刀具路径高效、安全，得到了大家的青睐。本文对熔接齿模加工使用Cimarron主要功能做了简短的总结，希望能对大家有所帮助。

本加工案例介绍的是下面的零件：
Cimatron用户加工出来的成品，加工时间12.5小时，材质：DS53模具钢。

1.模型准备
（1） 导入KN95熔接齿模

通过如下接口类型导入三维模型数据。

导入的结果如下：

注明：Cimatron软件本身有比较齐全的CAD功能，完全有能力设计完整KN95熔接齿模的三维模型，如果是外来数据模型，可以使用专门数据接口或者通用的数据接口进行导入。

（2）模型质量分析：

注明：通过对模型的质量分析，可以查看上游设计的模型质量是否有问题：比如小碎面、开放边等问题，并能进行自动修复，还可以在公差范围内光顺和简化几何体，为编程做好准备。

（3）展开模型

这个是关键的一步处理，不展开就不能用缠绕加工，下图是展开使用的命令和展开的结果。

注明：软件可以快速地展开实体、曲面或者曲线，展开时要选择好展开的参考面，这会影响到KN95熔接齿模的刃口尺寸。

2.编程辅助工具的应用
（1）下图是计算出来的零件最大包容盒，也就是最大尺寸和零件净重：直径80，总长292，重量7公斤，为下料和报价做准备。

2）下图是利用编程辅助工具分析2D展开图的空档间隙。

3）下图是利用编程辅助工具分析各处的拔模角。

注明：通过使用圆角分析、拔模角分析、体素分析等编程辅助工具，可以帮助编程者快速选择刀具和定制加工工艺，Cimatron编程辅助工具和编程必要的CAD功能都已经镶嵌在编程环境里了，Cimatron软件是CAD和CAM高度集成的软件。

3.加工策略的应用
首先要系统自动创建回转毛坯（车削毛坯），如下图所示。

注明：
创建回转毛坯时还可以做径向和Z方向余量。
生成毛坯用来做程序的实际加工模拟，所有程序包括缠绕程序均参照这个毛坯来模拟。

（1）粗加工程序：
三轴编程再通过Wrap生成4轴刀具路径：粗加工轨迹如下（零件的深度为2mm，程序是一层轨迹，底部直接加工到位）

下图是路径局部放大图：可以看到刀具是摆线切入，路径间是圆弧连接，加工高效安全，并可以减少刀具和机床的损耗。

  

粗加工也可以用软件专门的高效加工模块生成完全圆弧连接、载荷均匀的刀具路径，适合加工尺寸更大的零件。

注明：
上面粗加工程序，用到软件一个很好的功能，就是为不同区域的曲面留不同余量，一个程序最多可为6组面设定不同余量，本案例只把刀口这个关键部位留量0.4，底面为非工作面，不用留量直接加工到位，而凸台留量0.2。

绕着x轴旋转的4轴机床加工轨迹如果平行于 X 轴方向切削，加工效率会更快。

（2）角落残料自动清理程序：

采用3轴加工策略里的自动清角功能，通过软件Wrap功能转换为4轴刀具路径，下面右侧图是局部放大的4轴路径。

注明：
清角程序完全基于剩余毛坯计算，通过专门的残料铣削工艺，使用小的刀具自动去掉前面粗加工程序剩余的残料
系统具有精确的毛坯识别能力，即使使用很小的刀具进行切削，只要在刀具要求的切削参数范围内，就不会断刀。



（3）凸台加工程序：

因为小凸台侧壁的展开图但是直面，使用2.5轴的轮廓铣精加工策略，通过软件Wrap功能，路径自动缠绕为4轴刀具路径，下图是2.5轴轮廓铣刀具路径，采用圆弧进退刀。

注明：
这个程序的特色：编程选择加工轮廓时，一次可以选择很多个轮廓（几百个），编程效率高。

（4）刀口部分的精加工程序：

这部分是关键，要求比较严格，因为这部分的几何无法用缠绕程序加工到位，用软件自带的四轴加工策略，四轴精加工轨迹如下：右侧是局部放大图。

注明：
建议使用锥形刀具精加工，提高加工效率和加工质量。
上面右侧图的刀具路径点距离根据要求来设定，以达到质量要求。
软件具有很强的4轴加工策略，提供多样的铣削工艺、强大的多轴控制和干涉检查。

4.机床仿真
使用软件自带的机床模拟功能，对所有程序进行实际的切削加工模拟：下图是模拟界面，初始毛坯就是上面设计的回转毛坯：

下图是程序模拟完后和理论模型的比较，通过颜色可以识别每条程序的毛坯剩余情况，用以判断加工是否达到要求。

注明：
机床模拟可以模拟轨迹也可以模拟G代码。
模拟过程中如果发现主轴部件、刀具、刀柄与工件、毛坯以及夹盘有碰撞和干涉系统会自动报警提示。
模拟过程中可以设定暂停条件，比如换刀时停止，以便查看每把刀具的加工情况。

5.加工程序的后处理操作
使用GPP2专门定制的四轴Funuc系统后处理器生成机床的G代码文件：下面是后处理时的人机交互界面：

以下是生成的粗加工和刃口精加工程序的G代码：

注意：
需要缠绕的加工程序后处理时需要设定合适的缠绕半径、缠绕基准面的Z值以及缠绕的起始角度，否则加工会出现问题。

6.生成加工报告
通过Cimatron公司定制的程序单自动生成加工报告，报告见下图所示（显示了部分NC加工程序）

注明：
Cimatron公司可以按照客户的需求定制加工报告，可以是Excel也可以是PDF文档格式。