數(shù)字化精密制造工程應(yīng)用 課件全套 王建軍 項(xiàng)目1-7 機(jī)床性能測(cè)試件-無(wú)縫配模測(cè)試件- 復(fù)雜形態(tài)復(fù)合加工類零件-玉米銑刀刀體

《數(shù)字化精密制造工程應(yīng)用》，本書(shū)緊密對(duì)接制造業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢(shì)，全面講授數(shù)字化精密制造技術(shù)及其在SurfMill軟件端的應(yīng)用，內(nèi)容包括產(chǎn)品構(gòu)型、工藝路線制定、加工、在線測(cè)量等過(guò)程中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用。項(xiàng)目1機(jī)床性能測(cè)試件-無(wú)縫配模測(cè)試件項(xiàng)目概述工藝分析編程仿真上機(jī)加工章節(jié)目錄1.1項(xiàng)目背景介紹1.2工藝分析與編程仿真1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.4項(xiàng)目小結(jié)1.1項(xiàng)目背景介紹1.1.1

機(jī)床能力測(cè)試件概述1.

機(jī)床能力測(cè)試件介紹我國(guó)機(jī)床產(chǎn)品在整個(gè)行業(yè)中處在低端，在全球范圍內(nèi)鮮有敵手。在中高端產(chǎn)品方面，產(chǎn)品性能和客戶認(rèn)可度上相較國(guó)外產(chǎn)品整體上有很大的差距，特別在高端機(jī)床方面，已成為我們的卡脖子項(xiàng)目。較為欣慰的是，隨著國(guó)家出臺(tái)了一系列的激勵(lì)政策，已出現(xiàn)數(shù)家民族企業(yè)在部分產(chǎn)品上取得相應(yīng)突破。同時(shí)，為了驗(yàn)證復(fù)雜精密的數(shù)控機(jī)床的精度、穩(wěn)定性等各項(xiàng)性能，優(yōu)質(zhì)的機(jī)床生產(chǎn)廠家、機(jī)床再制造廠家開(kāi)始設(shè)計(jì)機(jī)床能力測(cè)試件，例如北京精雕設(shè)計(jì)的無(wú)縫配模測(cè)試件、鏡面測(cè)試件、螺旋配模測(cè)試件等，航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司發(fā)明的S形自由曲面試件等，這些測(cè)試件能夠集中反映設(shè)備性能，同時(shí)也要求加工這些測(cè)試件的人員具備較高的職業(yè)技術(shù)技能和良好的職業(yè)素養(yǎng)。2.機(jī)床能力測(cè)試件特點(diǎn)（1）機(jī)床能力測(cè)試件質(zhì)量要求高。（2）機(jī)床能力測(cè)試件材料多種多樣。（3）機(jī)床能力測(cè)試件多項(xiàng)挑戰(zhàn)金屬切削極限。（4）機(jī)床能力測(cè)試件多要求高效率。（5）機(jī)床能力測(cè)試件可能是單件也可能是配合件。1.1項(xiàng)目背景介紹3.機(jī)床能力測(cè)試件發(fā)展機(jī)床工業(yè)是一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和技術(shù)進(jìn)步的基礎(chǔ)保障，其設(shè)計(jì)和制造水平是衡量一個(gè)國(guó)家制造能力的重要標(biāo)志，同時(shí)也是一個(gè)國(guó)家國(guó)防工業(yè)的重要保證之一。進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)通過(guò)大量引進(jìn)國(guó)外高端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了制造業(yè)水平的快速提升，相關(guān)企業(yè)生產(chǎn)能力大幅增強(qiáng)，并已達(dá)到相當(dāng)高的水平。隨著我國(guó)從制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，無(wú)論對(duì)進(jìn)口設(shè)備還是國(guó)產(chǎn)設(shè)備的要求都在不斷增強(qiáng)，所以其在不同機(jī)床再制造企業(yè)所設(shè)計(jì)的機(jī)床能力測(cè)試件要求也越來(lái)越高，無(wú)論是結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度還是精度要求，抑或是效率方面。特別隨著數(shù)字化制造技術(shù)、智能制造技術(shù)的推廣和普及，近些年的機(jī)床能力測(cè)試件已不斷挑戰(zhàn)金切極限。以北京精雕所采用的鏡面測(cè)試件為例，經(jīng)過(guò)五軸加工后其表面粗糙度可達(dá)5納米，刷新了人們對(duì)銑削加工所能達(dá)到的表面粗糙度的認(rèn)知。綜上，機(jī)床能力測(cè)試件在朝著更復(fù)雜、更專業(yè)、更極限的方向發(fā)展，而且技術(shù)人員能夠做出極高要求的機(jī)床能力測(cè)試件，也是其自身技術(shù)技能水平的一種檢驗(yàn)和展示。1.1項(xiàng)目背景介紹1.1.2無(wú)縫配模測(cè)試件簡(jiǎn)介無(wú)縫配模測(cè)試件主要用于檢測(cè)機(jī)床的綜合性能，包括機(jī)床的精度、加工效率、先進(jìn)制造技術(shù)的集成程度、設(shè)備連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性等，其由凹件和凸件兩部分組成，凹件和凸件均由復(fù)雜的30余組曲面構(gòu)成，上下件配合在一起后可以達(dá)到肉眼看不見(jiàn)配合縫隙的地步，目前是北京精雕全閉環(huán)三軸機(jī)床的出廠測(cè)試件。如圖1-1-1、1-1-2所示。章節(jié)目錄1.1項(xiàng)目背景介紹1.2工藝分析與編程仿真1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.4項(xiàng)目小結(jié)1.2工藝分析與編程仿真1.2.1產(chǎn)品分析1.特征分析工件尺寸信息，如表1-2-1所示。2.毛坯分析工件毛坯硬度為HRC52，外形是等邊直角三角形，尺寸是48mm×48mm×35mm，且外形尺寸已經(jīng)加工到位，不需要再加工，毛坯曲面余量0.08mm。毛坯背面有3個(gè)吊裝螺紋孔，如圖1-2-2所示。3.材料分析經(jīng)淬火后的S136模具鋼，材料硬度達(dá)到了HRC52。1.2工藝分析與編程仿真4.加工要求分析（1）尺寸要求：零件上的關(guān)鍵特征位的尺寸必須做到5μm以內(nèi)，以下為擬定的各曲面加工余量要求，如圖1-2-3、表1-2-2所示。（2）表面粗糙度要求：Ra0.15以內(nèi)。5.加工難點(diǎn)分析（1）產(chǎn)品精度要求高。（2）材料硬度高，要嚴(yán)格控制刀具的磨損。1.2工藝分析與編程仿真1.2.2確定加工方案1.選擇加工方式無(wú)縫配模的凸件和凹件均無(wú)負(fù)角面，且毛坯已完成開(kāi)粗處理，工序較為單一，無(wú)需進(jìn)行多工序翻夾位加工，所以此工序選擇三軸加工即可。工件的外形已經(jīng)加工到位，以外形為基準(zhǔn)定位，采用吊裝的形式裝夾。工件的切削量比較小，選用零點(diǎn)快換可以快速切換工件，降低機(jī)床空置時(shí)間，如圖1-2-4所示。2.選擇裝夾方式3.選擇加工設(shè)備選擇HGT600T（P15SHA）型號(hào)的機(jī)床。4.選擇關(guān)鍵刀具（1）確定刀具類型1）凹件中間圓面下圓角面曲率，R角為R2.3mm，選擇R3的球頭刀精加工，R2球頭刀具清根加工。2）凸件圓錐面下圓角面曲率，R角為R2.3mm，與凹件選擇相同。1.2工藝分析與編程仿真（2）選擇刀具為減少加工過(guò)程中刀具的磨損以及管控切削余量誤差，刀具選擇至關(guān)重要，要對(duì)刀具的品牌、耐磨性、尺寸輪廓精度、刃數(shù)、性價(jià)比等方面進(jìn)行綜合考慮，選擇合適的刀具進(jìn)行加工。1）因加工的材料是HRC52淬火鋼，刀具易磨損，所以需要選擇耐磨性比較好的涂層。2）在微米級(jí)精度要求的加工中，刀具尺寸輪廓精度對(duì)加工的影響很大，要求半精加工使用的刀具輪廓度小于5μm，精加工使用的刀具輪廓度小于4μm。5.工步規(guī)劃結(jié)合本文中的工件加工要求和工藝方案，參考多圓角互配工件的切削參數(shù)，擬定了各工步刀具規(guī)劃和切削參數(shù)推薦表，如表1-2-3所示。1.2工藝分析與編程仿真1.管控刀具的磨損（1）刀具磨損帶來(lái)的問(wèn)題（2）選擇耐磨的刀具（3）管控刀具跳動(dòng)，減少刀具磨損（4）在機(jī)檢測(cè)工步間切削余量誤差2.管控球頭刀具尺寸及輪廓精度誤差在本案例中加工圓錐面時(shí)，如果使用R3的球頭刀實(shí)際半徑為R2.997mm。使用名義半徑R3編程，那么凹、凸件圓錐面加工后的余量為+3μm，這時(shí)配合后圓錐面不能完全貼合下去，導(dǎo)致平坦面位置的間隙可達(dá)0.054mm，如圖1-2-9所示。1.2.3確定管控方案針對(duì)以上問(wèn)題，可以將刀具的實(shí)際輪廓數(shù)據(jù)通過(guò)編程軟件和數(shù)控系統(tǒng)中的刀具3D圓角補(bǔ)償功能進(jìn)行微量補(bǔ)償加工，保證工件的加工精度，如圖1-2-10所示。1.2工藝分析與編程仿真3.管控加工過(guò)程中讓刀問(wèn)題在加工圓錐面時(shí)選用的刀具為R2球頭刀，長(zhǎng)徑比為4:1，由于圓錐面拔模角度為87°，徑向切削力過(guò)大，易產(chǎn)生讓刀，讓刀后直接影響加工精度，如圖1-2-11所示。4.管控加工過(guò)程中的主軸熱伸長(zhǎng)當(dāng)主軸暖機(jī)不充分直接會(huì)導(dǎo)致加工工件過(guò)切或者欠切，主軸冷機(jī)后或者停轉(zhuǎn)后的預(yù)熱時(shí)間就需要明確，推薦一組JDHGT600_A13S機(jī)床不同轉(zhuǎn)速的伸長(zhǎng)量穩(wěn)定時(shí)間表，如表1-2-4所示。1.2工藝分析與編程仿真5.采用的關(guān)鍵技術(shù)（1）機(jī)床外部環(huán)境溫度管控技術(shù)機(jī)床狀態(tài)穩(wěn)定后，外部環(huán)境溫度的波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致機(jī)床內(nèi)部溫度也隨之波動(dòng)，原點(diǎn)X、Y也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生漂移。在24h內(nèi)機(jī)床外部溫度波動(dòng)大于3℃和小于1.5℃時(shí)，原點(diǎn)隨外部溫度波動(dòng)有所不同，如表1-2-5、表1-2-6所示。（2）主軸轉(zhuǎn)速管控技術(shù)機(jī)床主軸進(jìn)行高速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生熱量，不同的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的熱量不同主軸的熱伸長(zhǎng)也不同，圖1-2-12，表1-2-8所示。1.2工藝分析與編程仿真結(jié)合上文的工藝規(guī)劃過(guò)程，制定《加工工序過(guò)程卡》，用于加工方案實(shí)施中參數(shù)設(shè)置，如表1-2-9所示。（3）在機(jī)檢測(cè)（4）工步設(shè)計(jì)與虛擬加工技術(shù)1.2工藝分析與編程仿真1.虛擬加工環(huán)境搭建（1）導(dǎo)入數(shù)字模型導(dǎo)入工件、夾具模型，文件格式*.iges，在世界坐標(biāo)系下（世界坐標(biāo)系是Surfmill軟件中的基本坐標(biāo)系，在沒(méi)有建立用戶坐標(biāo)系之前畫(huà)面上所有點(diǎn)的坐標(biāo)都是以該坐標(biāo)系的原點(diǎn)來(lái)確定各自的位置的），工件、夾具模型“圖形聚中”，工件X/Y軸方向“中心聚中”，Z軸方向“頂部聚中”，如圖1-2-13工件圖形居中，工件與夾具安裝所示。1.2.4數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)與編程（2）設(shè)置數(shù)字機(jī)床根據(jù)既定工藝方案選用機(jī)床類型、ENG設(shè)置擴(kuò)展、測(cè)量設(shè)置，如圖1-2-14與圖1-2-15所示。其中在“測(cè)量設(shè)置”中勾選“機(jī)床實(shí)時(shí)顯示測(cè)量點(diǎn)”后，可以在機(jī)床端將測(cè)量點(diǎn)數(shù)據(jù)以云圖的形式展示給操作人員，方便分析測(cè)量數(shù)據(jù)。1.2工藝分析與編程仿真（3）設(shè)置數(shù)字幾何體根據(jù)工件、毛坯、夾具實(shí)際情況，設(shè)置幾何體，如圖1-2-16幾何體設(shè)置。（4）刀具表設(shè)置根據(jù)《加工工序過(guò)程卡》和刀柄規(guī)劃中的參數(shù)信息，設(shè)置刀具參數(shù)、加工參數(shù)、刀柄參數(shù)。（5）設(shè)置幾何體安裝在“項(xiàng)目設(shè)置”中選擇“幾何體安裝”，點(diǎn)擊“自動(dòng)擺放”，“安裝位置”中選擇“幾何體定位坐標(biāo)系”，“加工坐標(biāo)系”選擇“G54”，點(diǎn)擊確定，如圖1-2-17幾何體安裝設(shè)置。1.2工藝分析與編程仿真2.編寫(xiě)數(shù)字化精密加工程序（1）編寫(xiě)工件坐標(biāo)系原點(diǎn)測(cè)量補(bǔ)償路徑實(shí)際加工中，裝夾后的工件需要進(jìn)行位置找正，采用人工打表分中的方式耗時(shí)耗力。而使用Surfmill軟件中的測(cè)量補(bǔ)償功能（即中心角度找正功能）通過(guò)探測(cè)工件面，計(jì)算工件原點(diǎn)偏移和角度偏差，自動(dòng)補(bǔ)償工件坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確找正工件位置，保證工件特征的準(zhǔn)確加工。上文裝夾方案中提到工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)X、Y通過(guò)工件兩個(gè)直角邊基準(zhǔn)面確定，原點(diǎn)Z通過(guò)工件圓錐面底部基準(zhǔn)面確定，如圖1-2-18工件基準(zhǔn)面。工件基準(zhǔn)面上需要布置探測(cè)點(diǎn)，通過(guò)這些探測(cè)點(diǎn)獲取工件坐標(biāo)系原點(diǎn)數(shù)據(jù)，建立工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo)值為（-24，-24，-14.936），如圖1-2-19所示。1.2工藝分析與編程仿真1）創(chuàng)建探測(cè)點(diǎn)在3D環(huán)境下，拾取模型的兩個(gè)直側(cè)壁，單擊功能區(qū)的“曲線”選項(xiàng)卡中“曲面流線”按鈕，生成輔助線。單擊功能區(qū)的“曲線”選項(xiàng)卡中“點(diǎn)”按鈕，通過(guò)“等分點(diǎn)”生成X、Y方向輔助點(diǎn)；通過(guò)“位置點(diǎn)”生成Z方向輔助點(diǎn)，如圖1-2-20所示。在3D環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“在機(jī)測(cè)量”選項(xiàng)卡中的“曲線測(cè)量”按鈕，進(jìn)入“曲線測(cè)量”導(dǎo)航欄，單擊“拾取曲線”按鈕，在繪圖區(qū)拾取輔助曲線，拾取已存在點(diǎn)（即輔助點(diǎn)），布置XY方向測(cè)量點(diǎn)；單擊功能區(qū)的“在機(jī)測(cè)量”選項(xiàng)卡中的“位置點(diǎn)測(cè)量”按鈕，進(jìn)入“位置點(diǎn)測(cè)量”導(dǎo)航欄，拾取已存在點(diǎn)與目標(biāo)曲面，布置Z方向測(cè)量點(diǎn)，如圖1-2-21所示。1.2工藝分析與編程仿真2）生成工件坐標(biāo)系原點(diǎn)測(cè)量補(bǔ)償路徑工件坐標(biāo)系原點(diǎn)測(cè)量補(bǔ)償是通過(guò)對(duì)工件上探測(cè)點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)計(jì)算對(duì)工件的角度和位置偏差進(jìn)行補(bǔ)償，對(duì)于此工件先以Y方向基準(zhǔn)邊進(jìn)行工件角度補(bǔ)償，即工件位置找正，然后以Y方向基準(zhǔn)邊、X方向基準(zhǔn)邊、Z方向基準(zhǔn)面，進(jìn)行Y、X、Z方向工件坐標(biāo)系原點(diǎn)補(bǔ)償。操作流程如下：①生成角度補(bǔ)償路徑在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“在機(jī)測(cè)量”選項(xiàng)卡中的“曲線測(cè)量”按鈕，在彈出的“刀具路徑參數(shù)”中單擊“加工域”選中Y方向探測(cè)點(diǎn)、輪廓線、保護(hù)面（模型全部曲面），如圖1-2-22所示。根據(jù)實(shí)際情況依次設(shè)置“加工刀具”“安全策略”“測(cè)量設(shè)置”選項(xiàng)卡內(nèi)相關(guān)參數(shù)，其中加工刀具選擇[測(cè)頭]JD-4.00。在“測(cè)量計(jì)算”選項(xiàng)卡下勾選“角度測(cè)量”，如圖1-2-23所示。1.2工藝分析與編程仿真在“測(cè)量補(bǔ)償參數(shù)”選項(xiàng)卡下設(shè)置“角度測(cè)量方式”“參考圖形”“角度測(cè)量補(bǔ)償”相關(guān)參數(shù)，如圖1-2-24所示。單擊計(jì)算按鈕，即可生成角度測(cè)量補(bǔ)償路徑。在“測(cè)量補(bǔ)償參數(shù)”選項(xiàng)卡下設(shè)置“中心測(cè)量方式”“參考圖形”“拾取中心點(diǎn)坐標(biāo)”“計(jì)算中心使用邊”，并勾選“自動(dòng)識(shí)別起末點(diǎn)”“中心Y”相關(guān)參數(shù)，如圖1-2-25所示。單擊計(jì)算按鈕，即可生成測(cè)量路徑。1.2工藝分析與編程仿真②生成X、Z方向測(cè)量補(bǔ)償路徑同角度測(cè)量補(bǔ)償路徑生成步驟相同，根據(jù)實(shí)際情況依次設(shè)置“加工域”“加工刀具”“安全策略”“測(cè)量設(shè)置”選項(xiàng)卡內(nèi)相關(guān)參數(shù)。在“測(cè)量計(jì)算”選項(xiàng)卡下勾選“跟隨測(cè)量角度找正”“中心測(cè)量”，如圖1-2-26所示。在“測(cè)量補(bǔ)償參數(shù)”選項(xiàng)卡下設(shè)置“中心測(cè)量方式”“參考圖形”“拾取中心點(diǎn)坐標(biāo)”，并勾選“中心X”“中心Z”相關(guān)參數(shù)，在“拾取中心點(diǎn)坐標(biāo)”中“基準(zhǔn)中心Z”數(shù)值設(shè)置為-14.856（因加工前工件毛坯余量為0.08mm，即毛坯比工件模型的圓錐面底部平面高0.08mm，所以需要在工件坐標(biāo)系原點(diǎn)Z值-14.936的基礎(chǔ)上加上0.08，以保證工件坐標(biāo)系原點(diǎn)Z值不變），如圖1-2-27所示。單擊計(jì)算按鈕，即可生成測(cè)量路徑。1.2工藝分析與編程仿真（2）曲面編程曲面特征編程包含自由面、中間圓面、圓錐下圓角、圓錐面、圓角清根編程，為了保證工步間加工余量均勻性和一致性，半精加工和精加工的加工策略是相同的，下文介紹了五組曲面特征的半精加工編程流程，編程人員根據(jù)《加工工序過(guò)程卡》設(shè)置各工步余量、路徑間距、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等切削參數(shù)。（3）自由面編程自由面的編程需要提取原始面，以原始面生成路徑，然后初始路徑對(duì)路徑進(jìn)行裁剪，操作流程如下：1）繪制輔助面在3D環(huán)境下，選中自由面，單擊功能區(qū)的“曲面”選項(xiàng)卡中“提取原始面”按鈕，生成輔助面1，如圖1-2-28所示。分別選中中間圓面和中間圓面倒角面，單擊功能區(qū)的“曲面”選項(xiàng)卡中“提取原始面”按鈕，生成輔助面2和輔助面3，如圖1-2-29所示。1.2工藝分析與編程仿真2）生成加工路徑因提取的原始曲面是單一曲面，且曲面比較簡(jiǎn)單，分析曲面的V向?yàn)閳A周方向，所以采用“曲面流線”的走刀方式，切削方向?yàn)閂向，這樣生成的路徑是螺旋走刀，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡平穩(wěn)，加工的表面效果比較好，容易滿足粗糙度Ra0.15μm的加工要求。操作流程如下：在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“三軸加工”選項(xiàng)卡中的“曲面精加工”按鈕，設(shè)置加工方案、加工域，其中走加工方案中走刀方式采用曲面流線，如圖1-2-30所示。加工域中加工面選擇輔助面1，保護(hù)面選擇輔助面2和輔助面3，如圖1-2-31所示。1.2工藝分析與編程仿真根據(jù)《加工工序過(guò)程卡》設(shè)置加工余量、加工刀具、進(jìn)給設(shè)置相關(guān)參數(shù)，其中刀軸方向中刀軸控制方式選擇豎直，如圖1-2-32與圖1-2-33所示。在安全策略中冷卻方式為氣冷冷卻，半徑磨損補(bǔ)償開(kāi)啟圓角補(bǔ)償，輔助指令中測(cè)量補(bǔ)償勾選角度測(cè)量，如圖1-2-34所示。其中圓角補(bǔ)償功能可以根據(jù)圓弧刀具不同角度上的半徑進(jìn)行補(bǔ)償加工（見(jiàn)附錄1《3D圓角補(bǔ)償功能介紹》），角度測(cè)量補(bǔ)償是調(diào)用上文“角度補(bǔ)償路徑”中數(shù)組數(shù)據(jù)。1.2工藝分析與編程仿真單擊計(jì)算按鈕，即可生成加工路徑，如圖1-2-35所示。在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“路徑編輯”選項(xiàng)卡中的“路徑裁剪”按鈕，設(shè)置裁剪參數(shù)，通過(guò)模型斜邊兩個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行裁剪，其中裁剪模式中的“去掉<坐標(biāo)值路徑”刪除小于剪切面與路徑交線坐標(biāo)的路徑，“去掉>坐標(biāo)值路徑”刪除大于剪切面與路徑交線坐標(biāo)的路徑，如圖1-2-36所示。裁剪完成的路徑，如圖1-2-37所示。1.2工藝分析與編程仿真（4）中間圓面組編程因中間圓面組（含中間圓面倒角面）是一組比較簡(jiǎn)單曲面組，不需要再提取原始曲面，分析曲面的V向?yàn)閳A周方向，所以也采用“曲面流線”地走刀方式。操作流程如下：1）選擇加工面與保護(hù)面在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“三軸加工”選項(xiàng)卡中的“曲面精加工”按鈕，設(shè)置加工方案、加工域，其中走加工方案中走刀方式采用曲面流線，加工域中加工面選擇中間圓面組，保護(hù)面選其他全部曲面，如圖1-2-38所示。2）設(shè)置加工余量根據(jù)《加工工序過(guò)程卡》設(shè)置加工余量，如圖1-2-39。1.2工藝分析與編程仿真3）生成加工路徑加工刀具、進(jìn)給設(shè)置、安全策略、計(jì)算設(shè)置、輔助指令參數(shù)與自由面參數(shù)相同。單擊計(jì)算按鈕，即可生成加工路徑，如圖1-2-40所示。（5）圓錐下圓角編程圓錐面是由比較陡的側(cè)壁、平面、上下圓角面構(gòu)成，曲面的結(jié)構(gòu)特征比較復(fù)雜，由于工件尺寸精度要求都是在微米級(jí)，精度要求比較高，刀具連續(xù)切削穩(wěn)定性比較重要的，所以編制的路徑盡量減少抬刀，路徑的間距疏密要適度，這樣刀具切削狀態(tài)才能比較平穩(wěn)，工件的尺寸精度和表面質(zhì)量才能得到保證?！岸噍S加工”中的“曲面投影加工”可以通過(guò)導(dǎo)動(dòng)面的方式，將在導(dǎo)動(dòng)面上生成的路徑投影到相應(yīng)的特征面上，并且通過(guò)設(shè)置螺旋地走刀方向和路徑間距整體均勻，這樣生成的路徑抬刀比較少，實(shí)現(xiàn)了螺旋走刀，且路徑間距疏密適度。操作流程如下：1.2工藝分析與編程仿真1）調(diào)用導(dǎo)動(dòng)面本加工案例提供導(dǎo)動(dòng)面，在3D環(huán)境下，單擊圖層管理器中顯示“圓錐面導(dǎo)動(dòng)面”圖層，即為圓錐面導(dǎo)動(dòng)面。2）生成加工路徑分析工件中有三處圓錐下圓角特征，需要將原始路徑通過(guò)旋轉(zhuǎn)陣列生成四處圓錐下圓角特征路徑，然后通過(guò)路徑編輯刪除多余的路徑。操作流程如下：在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“多軸加工”選項(xiàng)卡中的“曲面投影加工”按鈕，設(shè)置加工方案、加工域，其中走加工方案中加工方式采用投影加工，如圖1-2-41所示。加工域中加工面選擇圓錐下圓角面，選擇導(dǎo)動(dòng)面，保護(hù)面選其他全部曲面，如圖1-2-42所示。1.2工藝分析與編程仿真根據(jù)《加工工序過(guò)程卡》設(shè)置加工余量、加工刀具相關(guān)參數(shù)，其中刀軸方向中刀軸控制方式選擇豎直，如圖1-2-43所示。進(jìn)給設(shè)置、安全策略、計(jì)算設(shè)置、輔助指令參數(shù)與自由面參數(shù)相同。在對(duì)話框基本參數(shù)下單擊路徑變換，設(shè)置變換類型相關(guān)參數(shù)，如圖1-2-44所示。單擊計(jì)算按鈕，即可生成加工路徑。1.2工藝分析與編程仿真（6）圓錐面編程同上文，工件中有三處圓錐面特征，需要將原始路徑通過(guò)旋轉(zhuǎn)陣列生成四處圓錐面特征路徑，然后通過(guò)路徑編輯刪除、裁剪多余的路徑。操作流程如下：1） 調(diào)用導(dǎo)動(dòng)面在3D環(huán)境下，單擊圖層管理器中顯示“圓錐面導(dǎo)動(dòng)面”圖層，即為圓錐面導(dǎo)動(dòng)面。2） 生成加工路徑在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“多軸加工”選項(xiàng)卡中的“曲面投影加工”按鈕，設(shè)置加工方案、加工域，其中走加工方案與圓錐下圓角相同；加工域中加工面選擇圓錐圓，選擇導(dǎo)動(dòng)面，保護(hù)面選其他全部曲面，如圖1-2-46所示。1.2工藝分析與編程仿真安全策略、計(jì)算設(shè)置、輔助指令、路徑變換參數(shù)與圓錐下圓角參數(shù)相同。單擊計(jì)算按鈕，即可生成加工路徑，如圖1-2-49所示。3） 路徑刪除在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“路徑編輯”選項(xiàng)卡中的“路徑刪除”“路徑裁剪”“3D鏡像”按鈕，刪除、裁剪多余路徑，并鏡像路徑，如圖1-2-50所示。1.2工藝分析與編程仿真（7）圓角清根編程1）選擇加工面與保護(hù)面在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“三軸加工”選項(xiàng)卡中的“曲面清根加工”按鈕，設(shè)置加工方案、加工域，其中清根方式選擇混合清根。加工域中加工面選擇自由面和中間圓面倒角面，保護(hù)面選其他全部曲面，如圖1-2-51所示。其他工藝參數(shù)設(shè)置，如圖1-2-52和圖1-2-53所示。1.2工藝分析與編程仿真2）生成加工路徑安全策略、計(jì)算設(shè)置、輔助指令參數(shù)與圓錐下圓角參數(shù)相同。單擊計(jì)算按鈕，即可生成加工路徑，如圖1-2-54所示。曲面特征編程結(jié)束后，路徑工藝樹(shù)包含工件位置補(bǔ)償程序、半精加工程序、精加工程序，如圖1-2-55所示。1.2工藝分析與編程仿真（8）測(cè)量程序編程測(cè)量編程包含工件位置補(bǔ)償、基準(zhǔn)面、自由面、中間圓面、圓錐面、圓錐下圓角、圓錐上圓角、外形測(cè)量編程，工件測(cè)量坐標(biāo)系設(shè)置為G55，要特別注意開(kāi)啟角度測(cè)量補(bǔ)償。1）工件位置補(bǔ)償為了保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，在測(cè)量前需要建立工件測(cè)量基準(zhǔn)即工件位置補(bǔ)償。測(cè)量前的工件位置補(bǔ)償與工件加工前的位置補(bǔ)償操作流程相同，通過(guò)工件兩個(gè)直角邊基準(zhǔn)面補(bǔ)償工件原點(diǎn)X、Y方向的偏移和角度誤差，工件圓錐面底部基準(zhǔn)面來(lái)補(bǔ)償面Z方向偏差，但是參數(shù)設(shè)置不同。①生成角度補(bǔ)償路徑角度測(cè)量補(bǔ)償路徑中，保存數(shù)組號(hào)改為2，如圖1-2-56所示。1.2工藝分析與編程仿真②生成X、Z方向測(cè)量補(bǔ)償路徑X、Z方向的測(cè)量補(bǔ)償參數(shù)設(shè)置不同：在“拾取中心點(diǎn)坐標(biāo)”中“基準(zhǔn)中心Z”數(shù)值設(shè)置為-14.938（因圓錐面底部要求-2μm～0μm，加工面底部余量設(shè)置為-0.002mm，即工件成品的圓錐面底部平面比模型低0.002mm，所以需要在工件坐標(biāo)系原點(diǎn)Z值-14.936的基礎(chǔ)上減去0.002，以保證工件坐標(biāo)系原點(diǎn)Z值不變）；測(cè)量坐標(biāo)系原點(diǎn)設(shè)置為G55（補(bǔ)償?shù)墓ぜ鴺?biāo)系），如圖1-2-57所示。2）基準(zhǔn)面測(cè)量程序編程①繪制輔助點(diǎn)基準(zhǔn)面的輔助點(diǎn)可以使用工件位置補(bǔ)償中Z軸方向三個(gè)輔助點(diǎn)。②生成測(cè)量程序在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“在機(jī)測(cè)量”選項(xiàng)卡中的“點(diǎn)組”按鈕，在彈出的對(duì)話框“加工參數(shù)”中單擊“加工域”，單擊“編輯測(cè)量域”→“曲面手動(dòng)”→“拾取曲面”，拾取一個(gè)輔助點(diǎn)所在曲面→“通過(guò)存在點(diǎn)”拾取一個(gè)輔助點(diǎn)（探測(cè)方式選擇曲面法向探測(cè)）→單擊鼠標(biāo)右鍵依次拾取另外兩組點(diǎn)和曲面，點(diǎn)擊確定，如圖1-2-58所示。1.2工藝分析與編程仿真根據(jù)實(shí)際情況依次設(shè)置“加工刀具”選擇“測(cè)量設(shè)置”“測(cè)量計(jì)算”“安全策略”“輔助指令”“路徑屬性”選項(xiàng)卡內(nèi)相關(guān)參數(shù)，其中“測(cè)量設(shè)置”設(shè)置測(cè)量數(shù)據(jù)輸出類型和位置（D:\EngFiles\凹件精\基準(zhǔn)面.txt），如圖1-2-59所示?！皽y(cè)量計(jì)算”勾選“跟隨測(cè)量角度找正”,“距離”（根據(jù)實(shí)際余量管控區(qū)間設(shè)置），如圖1-2-60所示。1.2工藝分析與編程仿真“路徑屬性”中指定工件坐標(biāo)系G55，如圖1-2-61所示。點(diǎn)擊確定，計(jì)算完成，如圖1-2-62所示。1.2工藝分析與編程仿真3）自由面測(cè)量程序編程①繪制輔助點(diǎn)。在3D環(huán)境下，拾取自由面，單擊功能區(qū)的“曲線”選項(xiàng)卡中“曲面流線”按鈕，生成輔助線；單擊功能區(qū)的“曲線”選項(xiàng)卡中“點(diǎn)”按鈕，生成輔助點(diǎn)，輔助點(diǎn)要求均勻且覆蓋面廣，如圖1-2-63所示。②生成測(cè)量程序。在加工環(huán)境下，單擊功能區(qū)的“在機(jī)測(cè)量”選項(xiàng)卡中的“點(diǎn)組”按鈕，與基準(zhǔn)面的測(cè)量程序編程流程相同，設(shè)置相關(guān)參數(shù)，點(diǎn)擊確定，計(jì)算完成，如圖1-2-64所示。1.2工藝分析與編程仿真4）其他曲面測(cè)量程序編程中間圓面、圓錐面、圓錐下圓角、圓錐上圓角、外形測(cè)量編程都與基準(zhǔn)面、自由面編程流程相同：首先生成輔助線、輔助點(diǎn)，然后通過(guò)“點(diǎn)組”功能生成測(cè)量路徑，其中探測(cè)點(diǎn)的創(chuàng)建應(yīng)滿足兩個(gè)要求：①探測(cè)點(diǎn)分布要廣，即探測(cè)點(diǎn)的分布范圍能覆蓋整個(gè)曲面；②探測(cè)點(diǎn)數(shù)量合適，一方面能夠滿足曲面特征的評(píng)價(jià)要求，另一方面測(cè)量的效率。針對(duì)案例中工件，擬定了各個(gè)曲面測(cè)量點(diǎn)數(shù)（推薦值）見(jiàn)表1-2-10各曲面測(cè)量點(diǎn)數(shù)量。測(cè)量程序編程結(jié)束后，路徑工藝樹(shù)包含工件位置補(bǔ)償程序、半精加工程序、精加工程序、測(cè)量程序，如圖1-2-65所示。1.2工藝分析與編程仿真（9）管控程序與防呆程序編程在加工過(guò)程中人工干預(yù)是不可避免的，會(huì)帶來(lái)一定的風(fēng)險(xiǎn)，可以通過(guò)軟件進(jìn)行管控，減少人工干預(yù)，避免加工過(guò)程中出現(xiàn)事故。通過(guò)SurfMill中的工步設(shè)計(jì)功能，可將加工程序、在機(jī)測(cè)量程序、過(guò)程管控程序以及防呆程序融合到一起。下面將重點(diǎn)介紹小版精密配合工件在工件位置補(bǔ)償、半精加工、精加工中如何插入過(guò)程管控程序和防呆程序：機(jī)床操作提示、自動(dòng)更新測(cè)頭刀長(zhǎng)、測(cè)頭標(biāo)定、主軸熱伸長(zhǎng)管控及刀具管控、刀具防呆，如圖1-2-66所示。1.2工藝分析與編程仿真1） 工件位置補(bǔ)償環(huán)節(jié)在工件位置補(bǔ)償中，需要管控和防呆的程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目：安裝和拆除標(biāo)準(zhǔn)球提示、自動(dòng)更新測(cè)頭刀長(zhǎng)、測(cè)頭標(biāo)定。①安裝標(biāo)準(zhǔn)球提示：防呆提示。選中工件位置補(bǔ)償路徑組，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→插入工步設(shè)計(jì)→插入宏程序→選擇添加→在宏程序模板庫(kù)中選擇“O6422（安裝標(biāo)準(zhǔn)球或移除標(biāo)準(zhǔn)球防護(hù)罩）”，如圖1-2-67所示。根據(jù)實(shí)際情況修改允許操作時(shí)間和是否自動(dòng)回零，并點(diǎn)擊封裝為子程序，如圖1-2-68所示。拆除標(biāo)準(zhǔn)球提示編程操作方法相同。1.2工藝分析與編程仿真自動(dòng)更新測(cè)頭刀長(zhǎng)：在機(jī)測(cè)量前插入激光對(duì)刀儀更新測(cè)頭刀長(zhǎng)指令，測(cè)量前更新刀長(zhǎng)減少測(cè)量過(guò)程中因刀長(zhǎng)誤差造成測(cè)量誤差。選中工件位置補(bǔ)償路徑組，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→插入工步設(shè)計(jì)→插入宏程序→選擇添加→在宏程序模板庫(kù)中選擇“O6426（激光對(duì)刀儀更新測(cè)頭刀長(zhǎng)）”，根據(jù)實(shí)際情況修改測(cè)頭刀號(hào)和半徑，并點(diǎn)擊封裝為子程序，如圖1-2-69所示。測(cè)頭標(biāo)定：補(bǔ)償測(cè)量系統(tǒng)誤差，提高測(cè)量精度。選中工件位置補(bǔ)償路徑組，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→插入工步設(shè)計(jì)→插入宏程序→選擇添加→在宏程序模板庫(kù)中選擇“O9131（標(biāo)定宏程序）”，根據(jù)實(shí)際情況修改標(biāo)定參數(shù)，并點(diǎn)擊封裝為子程序，如圖1-2-70所示。1.2工藝分析與編程仿真2） 半精加工和精加工環(huán)節(jié)在半精加工和精加工中，需要管控和防呆的程序設(shè)計(jì)項(xiàng)目：機(jī)床操作提示（機(jī)床照明燈關(guān)閉）、主軸熱伸長(zhǎng)管控及刀具管控、刀具防呆、暖機(jī)。①機(jī)床操作提示—照明燈關(guān)：防止操作人員忘記關(guān)閉照明燈造成機(jī)床內(nèi)部溫度的上升影響加工精度以及照明燈長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟造成電量的浪費(fèi)。選中半精加工路徑組，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→插入工步設(shè)計(jì)→插入指令集→雙擊照明燈關(guān)，如圖1-2-72所示。機(jī)床操作其他提示可按照此方法插入。1.2工藝分析與編程仿真機(jī)床操作提示—工件測(cè)量前清理提示：防呆提示。選中精加工路徑組，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→插入工步設(shè)計(jì)→插入宏程序→選擇添加→在宏程序模板庫(kù)中選擇“O6425（工件測(cè)量前清潔提示）”，根據(jù)實(shí)際情況修改允許操作時(shí)間和是否自動(dòng)回零，并點(diǎn)擊封裝為子程序，如圖1-2-73所示。刀具工藝控制：主軸熱伸長(zhǎng)管控、刀具管控、刀具防呆。主軸熱伸長(zhǎng)管控、刀具管控以及刀具防呆在一個(gè)宏程序中可以實(shí)現(xiàn)，同一把刀具連續(xù)加工不同的曲面特征，且轉(zhuǎn)速不變的情況下，只需對(duì)第一個(gè)曲面特征路徑中的刀具進(jìn)行管控，所以在半精加工和精加工環(huán)節(jié)，分別對(duì)φ6和φ4球頭刀進(jìn)行管控。選中需要測(cè)量刀具路徑，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵→插入工步設(shè)計(jì)→插入路徑頭宏程序→在宏程序模板庫(kù)中選擇宏程序O6303（刀具工藝控制一波龍激光式對(duì)刀儀），如圖1-2-74所示。1.2工藝分析與編程仿真根據(jù)管控要求，設(shè)置工藝選項(xiàng)，如圖1-2-75，輸出的NC程序如圖1-2-76。其中參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，參數(shù)的表示含義見(jiàn)附錄3《刀具加工前后測(cè)量程序參數(shù)說(shuō)明》。1.2工藝分析與編程仿真③暖機(jī)程序暖機(jī)程序與自由面精加工的加工策略一致，能夠使精加工時(shí)機(jī)床運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，所以半精加工與精加工之間的暖機(jī)程序使用自由面的未進(jìn)行裁剪的程序，加工路徑高度抬起20mm，暖機(jī)時(shí)間20到30min（調(diào)整路徑間距控制暖機(jī)時(shí)間），如圖1-2-77所示。管控程序編程結(jié)束后，路徑工藝樹(shù)包含工件位置補(bǔ)償程序、半精加工程序、暖機(jī)程序、精加工程序、測(cè)量程序、管控程序，如圖1-2-78所示。1.2工藝分析與編程仿真3.輸出路徑程序NC路徑輸出前需要對(duì)編制完成的程序進(jìn)行機(jī)床模擬仿真加工，確保程序的安全。（1）在刀具平面設(shè)置“輸出點(diǎn)偏移”，即工件坐標(biāo)系原點(diǎn)在世界坐標(biāo)系下的位置，如圖1-2-79輸出點(diǎn)偏移值設(shè)置。（2）在加工環(huán)境下，選中刀具平面，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“輸出路徑”，彈出對(duì)話框，點(diǎn)擊確認(rèn)，輸出路徑，如圖1-2-80所示。1.2工藝分析與編程仿真（3）導(dǎo)出云圖模型。在3D造型環(huán)境下，選中工件模型，單擊“文件”選項(xiàng)卡中的“輸出”按鈕，選擇“輸出選擇圖形”，彈出對(duì)話框，選擇保存類型*.stl，文件命名：云圖模型，如圖1-2-81所示。4.輸出工藝單在加工環(huán)境下，選中刀具平面，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“路徑打印”，彈出對(duì)話框，選擇“工藝單”“CNC程式單”即可打印輸出當(dāng)前凹件的相關(guān)路徑加工參數(shù)，并生成工藝單。工藝單包括刀具相關(guān)參數(shù)信息、物料基本信息和加工參數(shù)，如圖1-2-82、圖1-2-83所示。1.2工藝分析與編程仿真凹件工藝單章節(jié)目錄1.1項(xiàng)目背景介紹1.2工藝分析與編程仿真1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.4項(xiàng)目小結(jié)1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.3.1加工準(zhǔn)備1.

機(jī)床附件檢查為了確保加工過(guò)程中的順利進(jìn)行，避免由于附件原因發(fā)生機(jī)床報(bào)警的現(xiàn)象，即在加工前必須確認(rèn)各種附件的狀態(tài)。（1）檢查微霧潤(rùn)滑油杯里的T400切削液是否滿足加工需求。（2）檢查制冷液是否在安全液位之上。（3）檢查機(jī)床的潤(rùn)滑脂是否在標(biāo)準(zhǔn)位以上。2.安裝測(cè)頭與標(biāo)準(zhǔn)球（1）測(cè)頭安裝測(cè)頭的安裝需要通過(guò)調(diào)節(jié)測(cè)頭的四個(gè)調(diào)整螺釘，將測(cè)針刀跳控制在2u以內(nèi)，測(cè)量刀跳時(shí)需注意：保證測(cè)針測(cè)球的清潔；保證千分表表針的接觸點(diǎn)為千分表表針?biāo)鶞y(cè)量截面的最高點(diǎn)。（2）標(biāo)準(zhǔn)球安裝將標(biāo)準(zhǔn)球底座清理干凈，固定在加工臺(tái)面上，將標(biāo)準(zhǔn)球安裝固定在標(biāo)準(zhǔn)球底座上，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)球進(jìn)行清潔。1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工（3）測(cè)頭系統(tǒng)宏程序參數(shù)配置。在“系統(tǒng)”>>“宏程序參數(shù)”界面，根據(jù)機(jī)床與測(cè)頭形態(tài)、標(biāo)準(zhǔn)件類型等配置參數(shù)：測(cè)頭刀號(hào)T10、測(cè)頭長(zhǎng)度補(bǔ)償編號(hào)H10、標(biāo)準(zhǔn)球直徑、測(cè)球直徑（φ4）、標(biāo)定方法3D探測(cè)37點(diǎn)法，如圖1-3-1所示。（4）在MDI中調(diào)入測(cè)頭標(biāo)定程序，如圖1-3-2所示。測(cè)頭與標(biāo)準(zhǔn)件操作狀態(tài)選擇情況1首次使用，如圖1-3-3所示，運(yùn)行標(biāo)定程序。1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工3.物理環(huán)境搭建（1）安裝刀具按照根據(jù)《加工工序過(guò)程卡》安裝刀具。（2）刀跳的檢測(cè)在MDI中調(diào)入檢測(cè)刀具跳動(dòng)的宏程序：G65P7618Z_X0Y0.005，其中：Z值為所測(cè)刀桿徑向截面到刀尖的距離；X默認(rèn)值為0；Y值為測(cè)量刀跳的閾值，測(cè)量刀跳值超出閾值后，機(jī)床則會(huì)報(bào)警提示。要求半精刀具跳動(dòng)控制在6μm以內(nèi)，精加工刀具跳動(dòng)控制在4μm以內(nèi)。（3）刀具輪廓的檢測(cè)在MDI中調(diào)入測(cè)量刀具輪廓的宏程序：G65P7680D_R_B_V19，其中：D值為刀具直徑；R值為刀具圓角半徑；B值為刀具測(cè)量類型；V值為刀具圓弧半徑測(cè)量點(diǎn)數(shù)。要求半精加工使用的刀具輪廓度小于5μm，精加工使用的刀具輪廓度小于4μm。激光對(duì)刀儀的標(biāo)定與刀具測(cè)量，詳見(jiàn)附錄4《波龍激光對(duì)刀儀標(biāo)定與刀具測(cè)量簡(jiǎn)介》。（4）工件裝夾清潔工件、轉(zhuǎn)接板、零點(diǎn)快換工裝組件，將工件與轉(zhuǎn)接板用M5螺釘連接，轉(zhuǎn)接板與零點(diǎn)快換工裝組件連接，零點(diǎn)快換工裝組件安裝在工作臺(tái)上，如圖1-3-4所示。使用千分表將工件拉直，拉表時(shí)將工件拉表位置（側(cè)壁）擦拭干凈，避免臟污影響工件裝夾精度，千分表讀數(shù)要求在0.02m以內(nèi)即可，鎖緊螺栓。1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.3.2上機(jī)加工1.建立工件坐標(biāo)系用MDI分中程序?qū)ぜM(jìn)行單邊分中，確定X0、Y0；使用測(cè)頭觸發(fā)基準(zhǔn)面（圓錐底平面），確定Z0。注意：在分中前需要確保工件外表面的清潔。2.試切加工，運(yùn)行程序調(diào)用程序，編譯完成以后，點(diǎn)擊MCP面板上“手輪”按鍵，按鍵燈亮視為激活；此時(shí)進(jìn)入手輪試切模式，操作人員可以通過(guò)搖手輪繼續(xù)加工。確定試切程序正常，再次點(diǎn)擊“程序啟動(dòng)”按鍵機(jī)床進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。3.檢測(cè)1）工件加工完成后，將工件和標(biāo)準(zhǔn)球用無(wú)塵布噴酒精擦干凈。2）調(diào)出測(cè)頭，標(biāo)定測(cè)頭，操作流程與上文相同。3）點(diǎn)擊MCP面板上“顯示”按鍵，再點(diǎn)擊“導(dǎo)入文件”，選擇云圖模型*.stl。4）運(yùn)行在機(jī)測(cè)量程序，檢測(cè)工件曲面余量，操作人員通過(guò)云圖顯示功能觀察曲面上余量的分布情況，如圖1-3-5所示。1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工除此之外，操作人員可根據(jù)自己設(shè)置的精度區(qū)間范圍，以柱狀圖、折線圖的形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，在機(jī)床端更直觀地對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如圖1-3-6所示。4.清理機(jī)床拆卸工件，清理機(jī)床，完成機(jī)床的日常維保工作。章節(jié)目錄1.1項(xiàng)目背景介紹1.2工藝分析與編程仿真1.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.4項(xiàng)目小結(jié)1.4項(xiàng)目小結(jié)（1）本項(xiàng)目介紹了無(wú)縫配模測(cè)試件的加工方法和步驟，經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)，應(yīng)能夠根據(jù)類似零件特征安排合理的加工工藝。（2）了解機(jī)床能力測(cè)試件的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)。（3）掌握分析環(huán)境變化、裝夾精度、刀具參數(shù)對(duì)加工精度的影響的能力，并據(jù)此優(yōu)化工藝過(guò)程。（4）掌握無(wú)縫配模測(cè)試件的加工流程。（5）能夠按照工藝文件要求，完成精密加工管控。感謝聆聽(tīng)！項(xiàng)目概述工藝分析編程仿真上機(jī)加工《數(shù)字化精密制造工程應(yīng)用》，本書(shū)緊密對(duì)接制造業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢(shì)，全面講授數(shù)字化精密制造技術(shù)及其在SurfMill軟件端的應(yīng)用，內(nèi)容包括產(chǎn)品構(gòu)型、工藝路線制定、加工、在線測(cè)量等過(guò)程中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用?！稊?shù)字化精密制造工程應(yīng)用》，本書(shū)緊密對(duì)接制造業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢(shì)，全面講授數(shù)字化精密制造技術(shù)及其在SurfMill軟件端的應(yīng)用，內(nèi)容包括產(chǎn)品構(gòu)型、工藝路線制定、加工、在線測(cè)量等過(guò)程中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用。項(xiàng)目2高端工藝品-大力神杯項(xiàng)目概述工藝分析編程仿真上機(jī)加工章節(jié)目錄2.1項(xiàng)目背景介紹2.2工藝分析與編程仿真2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工2.4項(xiàng)目小結(jié)2.1項(xiàng)目背景介紹2.1.1高端工藝品行業(yè)概述1.高端工藝品介紹工藝品是對(duì)一組價(jià)值藝術(shù)品的總稱。它包括的種類很多，有漆器、陶器、瓷器、民間工藝、工藝美術(shù)、各類擺件等。高端工藝品是指通過(guò)現(xiàn)代制造業(yè)，借助先進(jìn)制造設(shè)備和相關(guān)技術(shù)所完成得各類精美、精巧、富余特色的擺件、模型、手辦、手把件、獎(jiǎng)杯、獎(jiǎng)牌等。2.高端工藝品特點(diǎn)高檔工藝品以產(chǎn)品為導(dǎo)向，通過(guò)產(chǎn)品的特性、造型、藝術(shù)價(jià)值等來(lái)引導(dǎo)消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)，要求精致、美觀、超高的技術(shù)制造，還需兼具傳承、創(chuàng)新、收藏與增值屬性。所以，高端工藝品十分考究制造水平。3.高端工藝品行業(yè)的發(fā)展中國(guó)的工藝品行業(yè)經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，已成為世界上最大的生產(chǎn)國(guó)和出口國(guó)。特別在近10年，工藝美術(shù)行業(yè)取得了長(zhǎng)足發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收。但工藝品行業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)也存在一系列的問(wèn)題，工藝品相關(guān)企業(yè)大多為私營(yíng)小企業(yè)，生產(chǎn)規(guī)模較小，小型企業(yè)占整個(gè)行業(yè)的70%以上；行業(yè)專業(yè)人才較少，生產(chǎn)技術(shù)落后；專業(yè)市場(chǎng)管理混亂，缺乏法律法規(guī)的保護(hù)和約束等許多問(wèn)題亟待解決。針對(duì)以上問(wèn)題，工藝品行業(yè)未來(lái)將朝著品牌化、大眾化的方向發(fā)展。2.1項(xiàng)目背景介紹2.1.2大力神杯簡(jiǎn)介大力神杯如圖2-1-1所示是現(xiàn)今足球世界杯的獎(jiǎng)杯，是足球界的最高榮譽(yù)的象征。在1970年墨西哥城世界杯，三奪世界杯的巴西隊(duì)永久擁有了“雷米特金杯”后，國(guó)際足聯(lián)征求新的世界杯冠軍金杯方案，一共收到了7個(gè)國(guó)家的53份方案，最后意大利藝術(shù)家SilvioGazzaniga的作品入選。整個(gè)獎(jiǎng)杯看上去就像兩個(gè)大力士托起了地球，因此也被稱為“大力神金杯”。每年的大力神杯的工藝品都是“搶手貨”（需要經(jīng)國(guó)際足聯(lián)授權(quán)），本節(jié)案例主要講解大力神杯的工藝品的五軸一體化加工的工藝制造流程和方法。章節(jié)目錄2.1項(xiàng)目背景介紹2.2工藝分析與編程仿真2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工2.4項(xiàng)目小結(jié)2.2工藝分析與編程仿真2.2.1產(chǎn)品分析1.特征分析本案例中的大力神杯獎(jiǎng)杯工藝品，如圖2-2-1所示，尺寸規(guī)格為46mm*45mm*120mm，為復(fù)雜的空間曲面造型，但不存在負(fù)角面，也不存在單獨(dú)的復(fù)雜尖角特征，模型整體為光順性起伏結(jié)構(gòu)，且各曲面間過(guò)渡光潔平滑。2.毛坯分析毛坯為圓棒料的粗毛坯，其尺寸規(guī)格為φ52mm*125mm，如圖2-2-2所示。3.材料分析本案例中的材料為6061鋁合金。2.2工藝分析與編程仿真4.加工要求分析（1）工件表面無(wú)接刀痕。（2）各曲面間過(guò)渡光潔平滑、圖案清晰可見(jiàn)。（3）表面粗糙度≤Ra0.5。

5.加工難點(diǎn)分析（1）工件的夾持大力神杯模型是圓柱狀零件，外觀形狀復(fù)雜，很難將工件直接固定在工作臺(tái)上。為解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了如圖2-2-3所示的工裝，該工裝采用吊裝方式使工件與毛坯連接。（2）零件的加工由于大力神杯模型外觀較復(fù)雜，因此選用surfMill軟件對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)編程，這就要解決加工程序的編制問(wèn)題。同時(shí)，在加工過(guò)程中刀具的選擇也很重要，同時(shí)主軸要擺動(dòng)一定角度，因此要避免刀具和工件發(fā)生干涉和過(guò)切。再者，由于零件有較多細(xì)小加工部位，需用R1的球刀加工，因球刀直徑較小，必須選擇合理的加工參數(shù)。最后進(jìn)行精加工時(shí)，要選定合適的精加工表面的走刀方式，以保證表面加工質(zhì)量。2.2工藝分析與編程仿真1.選擇加工方式大力神杯外觀具有復(fù)雜的空間曲面造型，且各曲面間過(guò)渡光潔平滑，為保證圖案清晰可見(jiàn)、無(wú)接刀痕，所以曲面精加工選擇五軸聯(lián)動(dòng)加工方式；開(kāi)粗時(shí)，為保證加工效率，減少工序流轉(zhuǎn)，降低工裝制作成本，此處開(kāi)粗選擇五軸定位加工方式，使用分層區(qū)域環(huán)切指令正反加工。2.選擇裝夾方式本節(jié)案例選擇零點(diǎn)快換加持系統(tǒng)配合自治工裝使用，如圖2-2-4和圖2-2-5所示。2.2.2確定加工方案2.2工藝分析與編程仿真3.選擇設(shè)備型號(hào)在本案例中，采取五軸精密加工方式，故需選擇五軸設(shè)備。由于工件的表面質(zhì)量要求較高，需選擇精雕全閉環(huán)設(shè)備，選擇JDGR200T（P15SHA）型號(hào)機(jī)床進(jìn)行加工，如圖2-2-6所示。4.選擇關(guān)鍵刀具本案例中最小R角為1，故最小需使用φ2的球頭刀進(jìn)行加工。對(duì)于一些細(xì)小且凹陷的部位，需考慮球頭刀的有效長(zhǎng)度是否合適，是否與工件發(fā)生干涉，及時(shí)調(diào)整刀軸角度，必要時(shí)需使用磨刀機(jī)延長(zhǎng)避空長(zhǎng)度，如圖2-2-7所示。2.2工藝分析與編程仿真5.工步規(guī)劃工步規(guī)劃流程圖如圖2-2-8所示。在精加工之前，所有工步存在的目的只有一個(gè)：使工件在精加工時(shí)余量是均勻的。6.規(guī)劃工藝表加工前對(duì)用刀和切削量進(jìn)行規(guī)劃，下表為工藝表，如表2-2-1所示。2.2工藝分析與編程仿真1.管控方案分析（1）管控關(guān)鍵工步：采取工件余量測(cè)量。（2）管控機(jī)床狀態(tài)：采取機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)。（3）管控刀具狀態(tài)：采用刀具磨損檢測(cè)。（4）管控環(huán)境溫度：采用車(chē)間溫度監(jiān)測(cè)。車(chē)間環(huán)境溫度波動(dòng)過(guò)大時(shí)，機(jī)床自身的加工狀態(tài)難以維持穩(wěn)定，機(jī)床會(huì)產(chǎn)生熱伸長(zhǎng)，影響加工精度。因此需要對(duì)車(chē)間溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方便對(duì)車(chē)間環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖2-2-9所示。2.2.3確定過(guò)程管控方案2.2工藝分析與編程仿真2.采用關(guān)鍵技術(shù)（1）在機(jī)檢測(cè)在工件加工過(guò)程中，加工前，需要人工拉表找正位置花費(fèi)大量時(shí)間；加工中，無(wú)法及時(shí)預(yù)知刀具和工件狀態(tài)導(dǎo)致工件報(bào)廢；加工后，多環(huán)節(jié)流轉(zhuǎn)易造成工件三傷，排隊(duì)測(cè)量易造成機(jī)床停機(jī)，以上現(xiàn)象嚴(yán)重影響了加工過(guò)程的順暢性和產(chǎn)品良率，造成企業(yè)績(jī)效和盈利能力降低。在機(jī)檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)加工生產(chǎn)和品質(zhì)測(cè)量的一體化，對(duì)減少輔助時(shí)間、提高加工效率、提升加工精度和減少?gòu)U品率有重要指導(dǎo)意義。（2）工步設(shè)計(jì)在將毛坯加工為成品的過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床除了完成切削加工，還完成一些輔助的工作，如在機(jī)測(cè)量、刀具壽命管理、安全防呆等。目前，切削加工的NC程序由軟件端自動(dòng)輸出，輔助NC程序由編程人員在設(shè)備端手工編寫(xiě)，這就導(dǎo)致了軟件端每輸出一個(gè)新的切削NC程序，都需要手工加入輔助NC程序段。SurfMill軟件提供了工步設(shè)計(jì)功能，通過(guò)圖形化的方式操作，將輔助指令融入到切削NC程序中，這樣設(shè)備端就無(wú)需再修改NC，可直接用于加工；除此之外，工步設(shè)計(jì)還提供了邏輯功能，支持測(cè)量后補(bǔ)加工，保證加工連續(xù)性，并且在輸出NC時(shí)，對(duì)整個(gè)NC流程進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)了軟件端的防呆，保證加工過(guò)程的安全，在軟件端將加工風(fēng)險(xiǎn)降到最低。2.2工藝分析與編程仿真1.搭建數(shù)字化制造系統(tǒng)（1）導(dǎo)入數(shù)字模型（2）設(shè)置數(shù)字機(jī)床在導(dǎo)航工具條中選擇加工模塊，選擇【項(xiàng)目設(shè)置】菜單欄下的【機(jī)床設(shè)置】指令，設(shè)置機(jī)床參數(shù)。（3）設(shè)置數(shù)字幾何體選擇【項(xiàng)目向?qū)А坎藛螜谙碌摹緞?chuàng)建幾何體】指令，設(shè)置幾何體參數(shù)。如圖2-2-12所示。2.2.4數(shù)字化設(shè)計(jì)與編程2.2工藝分析與編程仿真（4）創(chuàng)建數(shù)字刀具表在【當(dāng)前刀具表】中添加刀具，設(shè)置刀具參數(shù)，如圖2-2-13所示。（5）設(shè)置幾何體安裝選擇【項(xiàng)目設(shè)置】菜單欄下的【幾何體安裝】指令，將創(chuàng)建好的幾何體安裝于JDGR200T（P15SHA）機(jī)床上，如圖2-2-14所示。2.2工藝分析與編程仿真2.編寫(xiě)數(shù)字化程序（1）粗加工零件為軸類材料，粗加工只需在兩側(cè)面各開(kāi)粗一半，需要?jiǎng)?chuàng)建前視圖與后視圖2個(gè)坐標(biāo)系，使用五軸定位加工方式中的分層區(qū)域粗加工進(jìn)行零件的粗加工，通過(guò)分析模型以及圖紙使用分層開(kāi)粗進(jìn)行粗加工，選擇牛鼻10的刀具進(jìn)行加工，設(shè)置路徑間距為5mm，吃刀深度為0.5mm，主軸轉(zhuǎn)速為8000rpm，進(jìn)給速度為3000mm/min。如圖2-2-15所示。（2）導(dǎo)動(dòng)面精加工由于大力神杯的曲面較為復(fù)雜，且表面粗糙度要求很高，故選用五軸聯(lián)動(dòng)加工方式中的曲面投影加工指令進(jìn)行零件的曲面加工。具體操作步驟如下：2.2工藝分析與編程仿真1）建立導(dǎo)動(dòng)面大力神杯通體為圓柱體，根據(jù)導(dǎo)動(dòng)面建立原則，保證建立的導(dǎo)動(dòng)面簡(jiǎn)單，單一且與零件外形相符等要求，如圖2-2-16所示。2）選擇曲面投影指令，如圖2-2-17所示。3）選擇加工面，導(dǎo)動(dòng)面，設(shè)置加工余量，加工余量為0.05mm，如圖2-2-18所示。2.2工藝分析與編程仿真4）選擇加工刀具，設(shè)置走刀速度，主軸轉(zhuǎn)速為9000rpm，進(jìn)給速度為2000mm/min，如圖2-2-19所示。5）選擇走刀方式，改為螺旋，如圖2-2-20所示。6）刀軸控制，如圖2-2-21所示。2.2工藝分析與編程仿真7）修改進(jìn)給，半精加工路徑間距0.2，精加工路徑間距0.1，如圖2-2-22所示。8）計(jì)算刀路，如圖2-2-23所示。2.2工藝分析與編程仿真3.仿真驗(yàn)證（1）線框模擬加工環(huán)境下，選擇【線框模擬】命令，選擇所有加工路徑，以線框方式模擬加工過(guò)程，如圖2-2-24所示。（2）實(shí)體模擬在加工環(huán)境下，選擇【實(shí)體模擬】命令，選擇所有路徑，模擬刀具切削材料的方式模擬加工過(guò)程。過(guò)程中編程人員檢查路徑是否合理，是否存在安全隱患，如圖2-2-25所示。2.2工藝分析與編程仿真（3）過(guò)切檢查在加工環(huán)境下，選擇【過(guò)切檢查】命令，檢查路徑是否存在過(guò)切現(xiàn)象，如圖2-2-26所示。（4）碰撞檢查與過(guò)切檢查操作類似，在加工環(huán)境下，選擇【碰撞檢查】命令，選擇，檢查所有加工路徑的刀具、刀柄等在加工過(guò)程中是否與檢查模型發(fā)生碰撞，保證加工過(guò)程的安全，并在彈出的檢查結(jié)果中給出不發(fā)生碰撞的最短夾刀長(zhǎng)度，最優(yōu)化備刀，如圖2-2-27所示。2.2工藝分析與編程仿真（5）機(jī)床模擬在加工環(huán)境下，選擇【機(jī)床模擬】命令，檢查運(yùn)行所有路徑時(shí)，機(jī)床各部件與工件夾具之間是否存在干涉和各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸是否有超程現(xiàn)象，如圖2-2-28所示。當(dāng)路徑的過(guò)切檢查、碰撞檢查和機(jī)床仿真都完成并正確時(shí)，導(dǎo)航工作條中路的徑安全狀態(tài)顯示為綠色。（6）輸出刀具路徑加工環(huán)境下，選擇【輸出路徑】命令，檢查需輸出的路徑?jīng)]有疏漏，輸出格式選擇JD650NC（AsEng650）格式，選擇輸出文件的名稱和地址，輸出所有路徑，如圖2-2-29所示。章節(jié)目錄2.1項(xiàng)目背景介紹2.2工藝分析與編程仿真2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工2.4項(xiàng)目小結(jié)2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工2.3.1加工準(zhǔn)備1.毛坯準(zhǔn)備毛坯材料是否為6061鋁合金2.夾具準(zhǔn)備（1）夾具規(guī)格對(duì)照工藝單，選擇對(duì)應(yīng)的夾具進(jìn)行裝夾。本章案例選用零件快換夾持系統(tǒng)配合吊裝板進(jìn)行裝夾。（2）夾具狀態(tài)檢查快換有無(wú)破損，自制工裝有無(wú)損壞等，確定其能否滿足加工要求的夾具狀態(tài)，如圖2-3-1所示。3.機(jī)床檢查（1）切削液濃度檢查使用折光儀檢測(cè)切削液濃度是否在5%—8%之間，折光儀，如圖2-3-2所示。2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工（2）水箱液位檢查觀察液位計(jì)示數(shù)，一般保證液位處于7~8格之間即可，液位計(jì)如圖2-3-3所示。（3）排屑器濾網(wǎng)檢查觀察刮板排屑器濾網(wǎng)是否發(fā)生堵塞，如若發(fā)生堵塞，需進(jìn)行清理或更換，排屑器濾網(wǎng)如圖2-3-4所示。（4）制冷機(jī)液位檢查觀察主軸制冷機(jī)液位計(jì)，確保液位處于70~80之間即可，主軸制冷機(jī)液位，如圖2-3-5所示。2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工（5）潤(rùn)滑油箱液位檢查觀察潤(rùn)滑泵油箱液位計(jì)，保證液位處于7~8格即可，潤(rùn)滑泵油箱液位，如圖2-3-6所示。（6）集屑車(chē)檢查清理集屑車(chē)內(nèi)廢屑，確保集屑車(chē)有足夠的空間放置后續(xù)加工產(chǎn)生的廢屑。保證集屑車(chē)內(nèi)廢屑與加工材料一致，集屑車(chē)，如圖2-3-7所示。（7）機(jī)床加工區(qū)域檢查，如圖2-3-8所示。檢查機(jī)床加工區(qū)域內(nèi)是否存留廢屑，保證在后續(xù)加工前機(jī)床加工區(qū)域的干凈整潔，機(jī)床加工區(qū)域。2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工4.刀具準(zhǔn)備（1）刀具規(guī)格檢查根據(jù)工藝單，檢查本章案例加工中所需刀具規(guī)格，本章案例刀具規(guī)格，如圖2-3-9所示。（2）刀具狀態(tài)檢查刀具刀刃處是否存在磨損或破損，檢查刀具是否加工鋁合金專用刀具，刀具情況，如圖2-3-10所示。2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工（3）裝刀長(zhǎng)度檢查對(duì)照工藝單中的建議裝夾長(zhǎng)度，使用直尺或者卡尺等量具測(cè)量刀具實(shí)際裝夾長(zhǎng)度，觀察其是否滿足加工要求，檢查過(guò)程，如圖2-3-11所示。5.環(huán)境準(zhǔn)備（1）檢查車(chē)間溫度采用溫度計(jì)檢測(cè)車(chē)間溫度波動(dòng)，加工過(guò)程中的環(huán)境溫度盡量處于20±1.0℃（24h），機(jī)床安裝需避免在陽(yáng)光直射或者熱源附近位置。（2）調(diào)整車(chē)間溫度通過(guò)中央空調(diào)調(diào)節(jié)車(chē)間溫度，使車(chē)間溫度達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工1.加工前準(zhǔn)備（1）開(kāi)啟機(jī)床（2）標(biāo)定激光對(duì)刀儀與接觸式對(duì)刀儀（3）確定初始工件加工坐標(biāo)系（4）測(cè)頭標(biāo)定及校驗(yàn)軸心1）測(cè)頭安裝2）標(biāo)定前暖機(jī)3）標(biāo)定測(cè)頭4）校驗(yàn)軸心（5）裝刀及刀跳管控（6）安裝夾具與毛坯（7）程序暖機(jī)2.3.2上機(jī)加工（8）校驗(yàn)加工坐標(biāo)系（9）校驗(yàn)刀長(zhǎng)2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工2.調(diào)入程序?qū)隢C程序，對(duì)照工藝單，檢查并修改刀具編號(hào)、刀長(zhǎng)補(bǔ)償編號(hào)和加工坐標(biāo)系等參數(shù)，點(diǎn)擊【CF7編譯】對(duì)程序進(jìn)行編譯，檢查程序中是否存在錯(cuò)誤，如程序出現(xiàn)編輯錯(cuò)誤，進(jìn)行【編譯】時(shí)將會(huì)出現(xiàn)提示。3.試切及自動(dòng)運(yùn)行（1）工件試切加工選擇程序運(yùn)行按鍵和手輪試切按鍵，點(diǎn)擊程序啟動(dòng)，關(guān)閉自動(dòng)冷卻功能。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪進(jìn)行試切。觀察對(duì)比當(dāng)前刀具與工件的位置和絕對(duì)坐標(biāo)與剩余量對(duì)應(yīng)坐標(biāo)值之和的差別，另外，觀察刀具下刀位置，若無(wú)明顯差別，則可判斷加工程序正常。（2）工件自動(dòng)加工開(kāi)啟主軸噴淋功能，開(kāi)啟自動(dòng)冷卻功能，關(guān)閉手輪試切按鈕，程序自動(dòng)運(yùn)行。（3）成品檢驗(yàn)使用氣槍將工件清潔干凈，調(diào)出測(cè)量程序，運(yùn)行測(cè)量程序，得到測(cè)量結(jié)果。若測(cè)量結(jié)果合格，則直接可以下機(jī)，若測(cè)量結(jié)果不合格，則需視情況進(jìn)行處理。4.清理機(jī)床拆卸工件，清理機(jī)床，完成機(jī)床的日常維保工作。章節(jié)目錄2.1項(xiàng)目背景介紹2.2工藝分析與編程仿真2.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工2.4項(xiàng)目小結(jié)2.4項(xiàng)目小結(jié)項(xiàng)目小結(jié)：（1）本章介紹了大力神杯工藝品的加工方法和步驟，經(jīng)過(guò)本章學(xué)習(xí)，應(yīng)能夠根據(jù)類似零件特征安排合理的加工工藝。（2）了解工藝品的特點(diǎn)，熟悉工藝品行業(yè)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。（3）掌握大力神杯工藝品的加工流程。（4）掌握高端工藝品加工的重點(diǎn)和難點(diǎn)思考題1.討論題(1)大力神杯工藝品采用三軸加工還是五軸加工？(2)大力神杯工藝品加工特點(diǎn)分析？(3)大力神杯工藝品加工難點(diǎn)有哪些？(4)大力神杯工藝品加工前需要進(jìn)行哪些準(zhǔn)備？(5)為什么選擇零點(diǎn)快換裝夾工件？(6)為什么選擇JDGR200T型號(hào)的機(jī)床進(jìn)行加工？2.客觀題(1)在加工前準(zhǔn)備階段，機(jī)床需使用加工程序（參數(shù)采用加工時(shí)參數(shù)）進(jìn)行暖機(jī)半小時(shí)以上。（）(2)大力神杯使用五軸定位加工方式。（）(3)渦輪模具標(biāo)定測(cè)頭前暖機(jī)主軸不能有轉(zhuǎn)速。（）(4)大力神杯加工前沒(méi)有必要進(jìn)行環(huán)境準(zhǔn)備。（）(5)大力神杯粗加工前，需要?jiǎng)?chuàng)建前視圖與后視圖2個(gè)坐標(biāo)系。（）感謝聆聽(tīng)！項(xiàng)目概述工藝分析編程仿真上機(jī)加工《數(shù)字化精密制造工程應(yīng)用》，本書(shū)緊密對(duì)接制造業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢(shì)，全面講授數(shù)字化精密制造技術(shù)及其在SurfMill軟件端的應(yīng)用，內(nèi)容包括產(chǎn)品構(gòu)型、工藝路線制定、加工、在線測(cè)量等過(guò)程中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用?！稊?shù)字化精密制造工程應(yīng)用》，本書(shū)緊密對(duì)接制造業(yè)的高端化、智能化、綠色化發(fā)展趨勢(shì)，全面講授數(shù)字化精密制造技術(shù)及其在SurfMill軟件端的應(yīng)用，內(nèi)容包括產(chǎn)品構(gòu)型、工藝路線制定、加工、在線測(cè)量等過(guò)程中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用。項(xiàng)目3

精工DIY創(chuàng)意作品-筆尖微雕項(xiàng)目概述工藝分析編程仿真上機(jī)加工章節(jié)目錄3.1項(xiàng)目背景介紹3.2工藝分析與編程仿真3.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工3.4項(xiàng)目小結(jié)3.1項(xiàng)目背景介紹3.1.1精工DIY創(chuàng)意作品概述1.

精工DIY創(chuàng)意作品介紹精工一詞在中國(guó)傳統(tǒng)文化中源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，主要用來(lái)形容藝術(shù)作品的精雕細(xì)琢，精美絕倫?！逗鬂h書(shū)·宦者傳·蔡倫》之中：“監(jiān)作秘劍及諸器械，莫不精工堅(jiān)密，為后世法”?？梢?jiàn)，精工在漢語(yǔ)中的最早涵義，是用來(lái)形容工業(yè)工藝及產(chǎn)品的精巧和細(xì)致，而也正是由于中國(guó)傳統(tǒng)優(yōu)秀手工工業(yè)產(chǎn)品的精工細(xì)作之中所蘊(yùn)含的情感和人文藝術(shù)氣息，該詞后期才逐漸轉(zhuǎn)化為形容藝術(shù)作品。工業(yè)領(lǐng)域的精工，指基于對(duì)產(chǎn)品需求的深刻理解，從材料學(xué)、物理學(xué)、美學(xué)等多角度出發(fā)，采用最恰當(dāng)?shù)摹⒎袭a(chǎn)品規(guī)律的、先進(jìn)的制造工藝，制作出精美的產(chǎn)品。DIY是“DoItYourself”的英文縮寫(xiě)，意思是自己動(dòng)手制作。原本是意指不依賴或聘用專業(yè)的工匠，利用適當(dāng)工具與材料自己來(lái)進(jìn)行居家住宅的修繕工作?，F(xiàn)在DIY已發(fā)展成為既能減輕了工作的壓力，而且自己竟學(xué)習(xí)了一門(mén)本事的創(chuàng)意項(xiàng)目，而且內(nèi)容也變得包羅萬(wàn)象。精工DIY創(chuàng)意作品是指充分發(fā)揮自己的想象，自己動(dòng)手制作精美、精巧的個(gè)性化作品，并在制作的過(guò)程中提升自己的特殊能力。3.1項(xiàng)目背景介紹2.精工DIY創(chuàng)意作品特點(diǎn)精工DIY創(chuàng)意作品具備獨(dú)特的屬性，內(nèi)涵豐富，除了包含精密、精確、精細(xì)的幾何學(xué)涵義之外，還包括精致、精制、精選的涵義，同時(shí)還包括精心、精巧的涵義，承載著設(shè)計(jì)者的情感和心血。此外精工DIY產(chǎn)品突出創(chuàng)意和與眾不同，鼓勵(lì)創(chuàng)作者將想法付諸實(shí)踐，并在此過(guò)程中提升自我。在工業(yè)化制造大行其道，大量粗制濫造的產(chǎn)品冷冰冰地缺乏熱愛(ài)和人情味的今天，精工DIY創(chuàng)意作品顯得尤為珍貴。3.精工DIY創(chuàng)意作品發(fā)展隨著近些年研學(xué)游大火，各個(gè)年齡階段的學(xué)生基于自身教學(xué)大綱需求，紛紛參加校外有組織、有計(jì)劃、有目的、有意義的精工DIY創(chuàng)意作品體驗(yàn)項(xiàng)目，而且目前精工DIY創(chuàng)意作品所涉及的領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)小工具、微型工業(yè)產(chǎn)品等。特別在制造技術(shù)的進(jìn)步和社會(huì)生活水平的提高的大背景下，精工DIY創(chuàng)意作品已越發(fā)高端，且越發(fā)突出技術(shù)性，往往一個(gè)小小的作品背后，體現(xiàn)的是工業(yè)領(lǐng)域最前沿制造技術(shù)。這里也期望每一位學(xué)生能不忘本心，積極創(chuàng)新并努力實(shí)踐，讓自己的創(chuàng)意落地。3.1項(xiàng)目背景介紹3.1.2筆尖微雕簡(jiǎn)介說(shuō)起鉛筆，必須是我們小時(shí)候使用的第一支書(shū)寫(xiě)工具。上小學(xué)時(shí)，我們每天晚上都要把鉛筆削好放在鉛筆盒里。大家肯定都不陌生，尤其是作為一個(gè)科班出身的美術(shù)生，每一支鉛筆從高大的筆桿，用到燈盡油枯的小筆頭。鉛筆是一種情愫，是碎屑中拼湊出的夢(mèng)想！筆尖微雕包含不同國(guó)家的不同時(shí)期的五種樂(lè)器－琵琶、班卓琴、小提琴、木吉他、電貝斯，如圖3-1-1所示。其靈感來(lái)源于音樂(lè)的無(wú)國(guó)界，如果語(yǔ)言不通，我們或許無(wú)法交流。但是音樂(lè)不同，不同樂(lè)器可以匯聚演奏，我們可以從中體會(huì)出喜怒哀樂(lè)，可以展現(xiàn)我們內(nèi)心之所見(jiàn)，即使最細(xì)膩的靈魂顫動(dòng)，也能用音樂(lè)表現(xiàn)出來(lái)。來(lái)源于不同國(guó)家的不同時(shí)期。3.1項(xiàng)目背景介紹信息與技術(shù)的發(fā)展，促使裝備制造業(yè)的技術(shù)與裝備發(fā)生了飛速進(jìn)步。讓我們看到一些大師，他們把普通的鉛筆頭變成了藝術(shù)創(chuàng)作的基地，經(jīng)過(guò)精心雕刻，一件件精美傳神栩栩如生的微雕就呈現(xiàn)在鉛筆頭上，精巧的細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)讓人嘆為觀止?；蛟S你也看過(guò)一些微雕大師的手作，或許頭一次聽(tīng)說(shuō)。但是今天，我們要分享給你的絕對(duì)是史無(wú)前例的作品，依托CNC加工中心的鉛筆芯雕刻，新匠人們呈現(xiàn)給你更精彩的微雕世界。如圖3-1-2所示。章節(jié)目錄3.1項(xiàng)目背景介紹3.2工藝分析與編程仿真3.3加工準(zhǔn)備與上機(jī)加工3.4項(xiàng)目小結(jié)3.2工藝分析與編程仿真3.2.1產(chǎn)品分析鑒于筆尖微雕的五件產(chǎn)品的材料相同，結(jié)構(gòu)特征相似，所以此處僅以其中的班卓琴為載體介紹筆尖微雕的加工過(guò)程。1.

特征分析本節(jié)案例的產(chǎn)品為筆雕，筆雕為復(fù)雜的空間曲面造型，如圖3-2-1所示，尺寸規(guī)格為4.5mm*2.2mm*15mm。2.

毛坯分析材料為常見(jiàn)的木工鉛筆，來(lái)料毛坯為橢圓棒料的粗毛坯，其尺寸規(guī)格為φ10.6mm*7.6mm，如圖3-2-2所示。3.材料分析木工鉛筆由兩部分組成，其中外圍的材質(zhì)是木頭，筆芯的材質(zhì)是石墨和粘土按一定比例混合物，其主要成分都是石墨。3.2工藝分析與編程仿真（1）刀具磨損嚴(yán)重石墨切削過(guò)程中生成的微細(xì)切屑，極易粘附在前后刀面及已加工表面上，與被加工石墨材料同時(shí)對(duì)切削刃產(chǎn)生急劇的摩擦和沖擊作用，導(dǎo)致切削加工過(guò)程中刀具的磨損非常嚴(yán)重。（2）切削阻力小石墨材料的晶體結(jié)構(gòu)存在空位，位錯(cuò)和其它原子等微晶缺陷，使石墨材料的實(shí)際強(qiáng)度大大低于其理論強(qiáng)度，切削加工時(shí)，石墨材料在外加局部應(yīng)力下就可擴(kuò)展使材料破碎而成為切屑，因此石墨加工時(shí)的切削力比較小。（3）邊緣容易崩碎石墨為脆弱材料，加工過(guò)程中由于表面圓角或拐角處銑削方向的改變，機(jī)床加速度的突然變化，刀具切入和切出的方向和角度變化，極其微小的切削振動(dòng)，刀具磨損等均可能導(dǎo)致刀具對(duì)石墨工件產(chǎn)生沖擊載荷，發(fā)生石墨工件邊角脆性崩碎，甚至出現(xiàn)廢品。（4）切削時(shí)產(chǎn)生大量的石墨粉塵石墨粉塵不僅污染環(huán)境，影響操作人員的健康，而且會(huì)對(duì)機(jī)床部件產(chǎn)生一定的磨損，因此切削石墨熱場(chǎng)的機(jī)床必須安裝高效吸塵設(shè)備。3.2工藝分析與編程仿真4.加工要求分析筆雕外觀具有復(fù)雜的空間曲面造型，且各曲面間過(guò)渡光潔平滑、圖案清晰可見(jiàn)，所以選擇五軸聯(lián)動(dòng)加工中心進(jìn)行加工。該工件的加工要求有以下幾點(diǎn)：（1）工件表面完美，沒(méi)有瑕疵。（2）各曲面間過(guò)渡光潔平滑、圖案清晰可見(jiàn)。5.加工難點(diǎn)分析（1）需要專用工裝筆雕模型是橢圓柱狀零件，外觀形狀復(fù)雜并且材料為木頭材質(zhì)，很難將工件直接固定在工作臺(tái)上。為解決這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了如圖3-2-3所示的工裝，該工裝采用吊裝方式使工件與毛坯連接。（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸精微由于筆雕模型外觀較復(fù)雜，因此選用SurfMill軟件對(duì)它進(jìn)行自動(dòng)編程時(shí)，需要注意不同位置程序的先后順序和走刀方式；由于模型尺寸，加工時(shí)主軸要擺動(dòng)一定角度，因此要避免刀具和工件發(fā)生干涉和過(guò)切；由于零件有較多細(xì)小加工部位，需用90°-0.1的錐度平底刀加工，因錐度平底刀直徑較小，必須選擇合理的加工參數(shù)，避免出現(xiàn)斷刀；在加工過(guò)程中刀具結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的選擇，以應(yīng)對(duì)石墨材料的特性。3.2工藝分析與編程仿真3.2.2確定加工方案1.

選擇加工方式筆雕外觀結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)，特征精細(xì)且材料為石墨，所為保證加工效果，故采取五軸加工方法，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多面加工。其中開(kāi)粗時(shí)，開(kāi)粗選擇五軸定位加工，使用分層區(qū)域環(huán)切指令正反加工，保證開(kāi)粗效率和外觀效果；精加工時(shí)，考慮且復(fù)雜的空間曲面造型，且各曲面間過(guò)渡光潔平滑、圖案清晰可見(jiàn)，所以曲面選擇五軸聯(lián)動(dòng)加工進(jìn)行加工。2.選擇裝夾方式本節(jié)案例共計(jì)加工一件，其毛坯為4.5mm*2.2mm*15mm的粗坯，如圖3-2-4所示。綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)車(chē)間現(xiàn)有的條件，選擇零點(diǎn)快換加持系統(tǒng)配合自制專用工裝使用，如圖3-2-5、圖3-2-6所示。3.2工藝分析與編程仿真3.

選擇設(shè)備型號(hào)筆雕外觀具有復(fù)雜的空間曲面造型，其次對(duì)于工件的表面光潔度和加工效率要求高，考慮選擇精雕全閉環(huán)五軸設(shè)備；開(kāi)粗量不是很大，對(duì)于主軸精密度和穩(wěn)定性要求很高，選擇精密加工專用的D135E-32-HE32/F型號(hào)電主軸，該主軸具有高轉(zhuǎn)速、低振動(dòng)的特點(diǎn)；為保證加工的連續(xù)性和穩(wěn)定性，并踐行綠色制造，機(jī)床需配備在機(jī)檢測(cè)（含激光對(duì)刀儀）、油霧分離器等附件，因此綜合考慮選擇北京精雕JDGR200T（UP13EHE）五軸機(jī)床。如圖3-2-7所示。（JDGR200T是由北京精雕制造的具有微米級(jí)精度加工能力的精雕五軸高速加工中心，是目前市場(chǎng)認(rèn)可度極高的一款“精密型”中小型精雕五軸高速加工中心，具有“0.1μm進(jìn)給，1μm切削，nm級(jí)表面效果”的加工能力，適用于精密模具銑削及研拋加工、精密零件加工、醫(yī)療器械零件加工、光學(xué)零件加工。）3.2工藝分析與編程仿真4.選擇關(guān)鍵刀具本案例中尺寸最小部位為0.1，故最小需使用90°-0.1的錐度平底刀進(jìn)行加工，對(duì)于一些細(xì)小且凹陷的部位，需考慮錐度平底刀的有效長(zhǎng)度是否合適，是否與工件發(fā)生干涉，及時(shí)調(diào)整刀軸角度，必要時(shí)需對(duì)刀具裝夾長(zhǎng)度進(jìn)行調(diào)整，如圖3-2-8所示。5.工步規(guī)劃工步規(guī)劃流程圖，如圖3-2-9所示。3.2工藝分析與編程仿真6.規(guī)劃工藝表加工前對(duì)用刀和切削量進(jìn)行規(guī)劃，如表3-2-1所示。3.2工藝分析與編程仿真1.管控方案分析（1）管控關(guān)鍵工步：采取工件余量測(cè)量。在精密加工過(guò)程中，為了保證加工精度，加工余量通常是重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題，而且筆雕加工具有加工時(shí)間長(zhǎng)、工序環(huán)節(jié)多等特點(diǎn)，加工余量的控制在加工中顯得尤為重要。（2）管控機(jī)床狀態(tài)：采取機(jī)床狀態(tài)檢測(cè)。在加工過(guò)程中，機(jī)床運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生熱伸長(zhǎng)，機(jī)床狀態(tài)不穩(wěn)定，影響加工精度，為了實(shí)現(xiàn)模具的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定加工，保證加工精度，需要對(duì)機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行管控，使機(jī)床在加工過(guò)程中處于穩(wěn)定狀態(tài)。（3）管控刀具狀態(tài)：采用刀具磨損檢測(cè)。在刀具切削材料的過(guò)程中，刀刃會(huì)發(fā)生一定的磨損，導(dǎo)致工件余量不均勻，在關(guān)鍵工步時(shí)，難以保證加工精度，因此需要刀具狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，若刀具磨損在一定范圍內(nèi)，直接更新刀具參數(shù)即可，若刀具磨損超出一定范圍，則需要進(jìn)行更換刀具。（4）管控環(huán)境溫度：采用車(chē)間溫度監(jiān)測(cè)。車(chē)間環(huán)境溫度波動(dòng)過(guò)大時(shí)，機(jī)床自身的加工狀態(tài)難以維持穩(wěn)定，機(jī)床會(huì)產(chǎn)生熱伸長(zhǎng)，影響加工精度，因此需要對(duì)車(chē)間溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方便對(duì)車(chē)間環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。3.2.3確定過(guò)程管控方案3.2工藝分析與編程仿真2.采用關(guān)鍵技術(shù)工步設(shè)計(jì)（由于本工件材料特殊，所以沒(méi)有在機(jī)測(cè)量）在將毛坯加工為成品的過(guò)程中，數(shù)控機(jī)床除了完成切削加工，還完成一些輔助的工作，如在機(jī)測(cè)量、刀具壽命管理、安全防呆等。目前，切削加工的NC程序由軟件端自動(dòng)輸出，輔助NC程序由編程人員在設(shè)備端手工編寫(xiě)，這就導(dǎo)致了軟件端每輸出一個(gè)新的切削NC程序，都需要手工加入輔助NC程序段。軟件提供了工步設(shè)計(jì)功能，通過(guò)圖形化的方式操作，將輔助指令融入到切削NC程序中，這樣設(shè)備端就無(wú)需再修改NC，可直接用于加工；除此之外，工步設(shè)計(jì)還提供了邏輯功能，支持測(cè)量后補(bǔ)加工，保證加工連續(xù)性，并且在輸出NC時(shí)，對(duì)整個(gè)NC流程進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)了軟件端的防呆，保證加工過(guò)程的安全，在軟件端將加工風(fēng)險(xiǎn)降到最低。3.2工藝分析與編程仿真1.搭建數(shù)字化制造系統(tǒng)（1）導(dǎo)入數(shù)字模型打開(kāi)JDSoft-SurfMill軟件，新建空白曲面加工文檔。在導(dǎo)航工具條中選擇3D造型模塊，然后選擇“文件－輸入－三維曲線曲面”，分別導(dǎo)入模型、毛坯、夾具，如圖3-2-10所示。（2）設(shè)置數(shù)字機(jī)床在導(dǎo)航工具條中選擇加工模塊，選擇【項(xiàng)目設(shè)置】菜單欄下的【機(jī)床設(shè)置】指令，設(shè)置機(jī)床參數(shù)，如圖3-2-11所示。3.2.4數(shù)字化精密加工編程3.2工藝分析與編程仿真（3）設(shè)置數(shù)字幾何體選擇【項(xiàng)目向?qū)А坎藛螜谙碌摹緞?chuàng)建幾何體】指令，設(shè)置幾何體參數(shù)，如圖3-2-12所示。3.2工藝分析與編程仿真（4）創(chuàng)建數(shù)字刀具表在【當(dāng)前刀具表】中添加刀具，設(shè)置刀具參數(shù)，如圖3-2-13所示。（5）設(shè)置幾何體安裝選擇【項(xiàng)目設(shè)置】菜單欄下的【幾何體安裝】指令，將創(chuàng)建好的幾何體安裝于JDGR200T（P15SHA）機(jī)床上，如圖3-2-14所示。3.2工藝分析與編程仿真2.編寫(xiě)數(shù)字化編程（1）粗加工零件為軸類材料，粗加工只需在兩側(cè)面各開(kāi)粗一半，需要?jiǎng)?chuàng)建前視圖與后視圖2個(gè)坐標(biāo)系，使用五軸定位加工方式中的分層區(qū)域粗加工進(jìn)行零件的粗加工。由于加工材料為石墨，所以選擇的加工刀具為0.3mm的平底刀，設(shè)置的路徑間距為0.2mm，吃刀深度為0.2mm，主軸轉(zhuǎn)速為20000rpm，進(jìn)給速度為100mm/min。如圖3-