模具型腔数控加工计算机辅助刀具选择研究(下)

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3) 半精加工刀具选择
) r4 M- n! N# ^半精加工的主要目的是去除粗加工残留下的台阶状轮廓。为完全去除台阶，铣削深度必须大于每一台阶到零件表面的距离x。其算法步骤如下：
1 @* q" t! I6 a& }& G; g步骤1 由零件实体模型获得两个相邻截面的表面积以及相应的轮廓长度;
: |. U2 C' ^  u3 Z5 }步骤2 计算平均轮廓长度;
. ?, H: X) U. z3 K6 @* o, f步骤3 计算台阶宽度;
, U% _* l/ H& G/ W5 M6 b步骤4 计算台阶拐角到零件表面的法向距离x ;
步骤5 重复步骤1～步骤4 ，决定每一台阶的铣削深度;
步骤6 计算刀具直径D， 按经验D=x/0.6或根据刀具手册推荐;
' z/ T* S$ Q( y: }步骤7 选择铣削深度大于x 的最小刀具。
4) 精加工刀具选择
% x* @$ `! Q7 }' b4 [精加工刀具选择的基本原则是：刀具半径尺寸R 小于零件表面最小的曲率半径r，一般取R=(0.8～0.9)r。其算法步骤如下：
步骤1 从零件实体模型计算最小曲率半径;
步骤2 从刀具库中检索出刀具半径小于计算所得的曲率半径的所有刀具;
步骤3 选出满足上述要求的最大刀具;
$ Z5 k3 l" B' X9 `, ~$ f# f步骤4 如果所有刀具大于最小的曲率半径，选择最小的作为推荐刀具。
3 系统实施及算例
" f9 I& E; I" M- E$ D4 VCATS 系统在UG/OPEN API环境下应用C语言开发而成。后台数据库为Oracle 8i ，利用ODBC编程实现UG与数据库之间的通讯。所有的刀具数据及知识来自德国WALTER 公司的硬质合金刀具综合样本。
3 D3 {& Y; K/ R% ~+ b图4为一包含岛及雕塑曲面的模具型腔， 根据上文提出的粗加工刀具组合的优化方法，该模具型腔粗加工刀具的优化组合为20，12，8，5。计算中，工件材料选定为中碳钢，切削速度推荐值为100m/min ，铣削深度为刀具直径的1/ 2 ，进给量根据刀具推荐值由程序自动修正计算。同时，假定刀具库中现有平头铣刀刀具规格为f3，f4，f5，f6，f8，f10，f12，f16，f20。同样，根据半精加工和精加工的刀具选择算法，得到的球头铣刀的刀具直径分别为4和3。
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% W# r# O! N0 v6 p8 `图4 包含岛及雕塑曲面的模具型腔
+ h  `: j; E5 G; i* z' l# O8 N: o4 小结与讨论
3 `& _2 {% S& Q& T' n5 R模具型腔加工的工艺规划通常需要很高的技术与经验，准备NC 数据的时间几乎和加工时间一样多。因此，自动产生型腔加工的工艺计划及NC加工指令的需求就显得愈加迫切。
本文系统研究了模具型腔工艺规划中的刀具选择问题，提出了模具型腔粗加工、半精加工、精加工刀具选择的原则和方法，构造了相应的实现算法，并在UG/OPEN API环境下进行了初步编程实现，开发了CATS原型系统。在刀具类型和规格确定的基础上，系统还可根据刀具手册推荐加工参数(切削速度、铣削深度、进给量等) ，对相应的加工时间进行评估。其最终目的是真正实现CAD/CAM的集成，继而通过后处理产生数控加工指令。目前CATS系统的界面还是独立于UG的CAM界面，CATS的决策结果还需要用户重新输入到CAM。
' X& \4 c2 ~' E2 V. G4 r7 z需要指出的是，要提高模具型腔的总体加工效率，需要从粗加工、半精加工、精加工的整体上考虑，进行多目标组合优化，这将是我们下一步要进行的工作。
% l: u& U, K( f! @文章关键词： 模具