01

前言

菲庫斯WEDM是菲庫斯公司開發(fā)的WEDM自動編程CAD/CAM軟件。軟件采用最流行的Windows操作系統(tǒng)作為基礎(chǔ)平臺，采用所見即所得的繪圖方式進(jìn)行編程。它具有完善的圖紙設(shè)計、加工代碼生成等功能。，集圖紙設(shè)計和代碼編譯于一體；支持OpenGL圖形驅(qū)動，提供動態(tài)三維仿真。該軟件支持2 ~ 6軸切削，并為AgieCharmilles等機(jī)床開發(fā)了切削條件和特殊工藝數(shù)據(jù)庫?！凹庸は?qū)?工藝模板”的新型加工方式，可以實(shí)現(xiàn)高效、安全的智能編程。通過一個蝸桿車刀加工的實(shí)例，介紹了軟件、機(jī)床操作的基本方法和注意事項(xiàng)。

02

大導(dǎo)程蝸桿的車削特性分析

本例所述刀具為大導(dǎo)程單頭蝸桿車刀，中徑80mm，軸向模數(shù)m=10(蝸桿導(dǎo)程= π m = 3.14× 10 = 31.4mm)，在車削半徑為300mm的車床上加工。根據(jù)被加工零件的特點(diǎn)和要求，蝸桿車刀主要有以下特點(diǎn):蝸桿加工導(dǎo)程大，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速過高時，換算進(jìn)給速度很高(當(dāng)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為200r/min時，進(jìn)給速度=導(dǎo)程×主軸轉(zhuǎn)速= 31.4× 200 = 6280mm/min，目前一般車床的進(jìn)給速度小于5000mm/min)，會超過。為了防止車削蝸桿時超調(diào)，機(jī)床的轉(zhuǎn)速不宜過高，此時相應(yīng)的切削速度應(yīng)相應(yīng)較低(主軸轉(zhuǎn)速為200轉(zhuǎn)/分，蝸桿大外圓直徑=節(jié)圓直徑+2 = 80+20 = 100mm，外圓切削速度=主軸轉(zhuǎn)速× π×蝸桿大外圓直徑= 200× 3.14× 100/1000)，切削時容易產(chǎn)生切屑結(jié)塊。切入蝸桿齒廓螺旋面時，對刀具產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊，刀具韌性不足時，容易造成刃口開裂。此外，這種蝸桿的直徑為100mm，節(jié)圓直徑為80mm，導(dǎo)程較大，其分度圓的螺旋角λ也較大。為了配合加工條件，避免干涉，刀具需要大于蝸桿螺旋角的后角，這也會導(dǎo)致刀具強(qiáng)度的降低。最終成型切削時，由于切削面積大，所需切削力很大，容易產(chǎn)生振動，導(dǎo)致產(chǎn)品表面質(zhì)量差，刀具損壞。

03

工具供應(yīng)方案分析

車削蝸桿類似于車削梯形螺紋，根據(jù)蝸桿齒廓角度20× 2選擇刀尖角度。一般情況下，可轉(zhuǎn)位螺旋車刀刀片由硬質(zhì)合金制成，因此宜采用較高的切削速度。如果切削速度低，會產(chǎn)生切屑結(jié)塊，影響刀具壽命和加工質(zhì)量。因此，從生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本等方面考慮，不宜選用可轉(zhuǎn)位螺旋車刀。如果使用傳統(tǒng)的焊接工具進(jìn)行磨削，則需要準(zhǔn)備毛坯和葉片，并進(jìn)行焊接、熱處理等加工。準(zhǔn)備周期長，韌性不好，刃口容易崩刃。而且為了避免后刀面和螺紋后刀面之間的干涉，這種大導(dǎo)程的車刀需要更大的后刀面角。如果操作者自己打磨，打磨角度沒有保證，打磨角度過大會降低刀具的強(qiáng)度。轉(zhuǎn)彎過小的車時，側(cè)面會碰到蝸桿齒廓。本例選用白鋼條，根據(jù)計算出的蝸桿分度圓螺旋角設(shè)定一定的安全余量，確定刀具后角。刀具的主切削刃是在線切割機(jī)床上切出的，刀具后角是一起切出的。由于線切割加工表面質(zhì)量好，操作者只需稍加打磨即可用于生產(chǎn)，因此在短時間內(nèi)準(zhǔn)備好刀具是一種解決方案。

04

確定蝸桿車刀的后角。

蝸桿車刀的后角是根據(jù)被加工蝸桿的螺距螺旋角來確定的。螺旋角是指螺紋的圓周線和螺紋之間的角度。螺旋角在螺紋的外徑、中徑和內(nèi)徑(基徑)上是不同的。一般螺旋角是指在螺紋中徑上展開的圓周線與螺紋之間的夾角，螺旋角= arctan[導(dǎo)程/(中徑× π)]。蝸桿的螺旋角可以通過參照螺紋的螺旋角來計算。在這個例子中，蝸桿的導(dǎo)程是πm，其中m是蝸桿的軸向模量。設(shè)計值為10，中徑為80mm。計算蝸桿的螺旋角= arctan [π× 10÷ (80× π)] = 7.125()，考慮到刀具背面與螺紋面之間應(yīng)有一定的間隙。這樣既能避免加工刀具與工件的干涉，又能保證刀具的強(qiáng)度，使切削平穩(wěn)，精加工時刀具不振動[1-3]。

05

線切割白鋼刀蝸桿車刀的程序加工

5.1加工程序的準(zhǔn)備

首先你需要畫出圖案進(jìn)行加工編程，可以直接用菲庫斯WEDM軟件畫出來。該軟件與工程機(jī)械輔助繪圖軟件CAD具有良好的兼容性，可將CAD程序繪制的圖紙保存為擴(kuò)展名為“的文件”。DXF”并將其導(dǎo)入FIKUS軟件進(jìn)行直接編程。對于精通CAD軟件，不熟悉FIKUS線切割軟件的工程師來說非常方便。

5.2編程

1)雙擊桌面上名為“F i kus Visualcam17”的圖標(biāo)，進(jìn)入F i kus線切割軟件的CAD界面。

2)加工圖樣的編制有兩種方式:一種是直接導(dǎo)入。DXF "文件由CAD創(chuàng)建，單擊菜單上的"文件"選項(xiàng)，并選擇要導(dǎo)入的"。DXF "文件在導(dǎo)入；另一種是直接用FIKUS軟件繪圖。

3)進(jìn)入CAM加工界面，可以點(diǎn)擊“CAM”下拉菜單中的“WEDM Shift+Ctrl+W”，或者直接按工具欄中的按鈕圖片，F(xiàn)IKUS軟件將進(jìn)入零件切割界面。

4)點(diǎn)擊“CAM”欄下的“新路徑”圖標(biāo)，然后點(diǎn)擊“檢查”按鈕，出現(xiàn)選擇機(jī)床的下拉菜單界面。在下拉菜單中選擇機(jī)床型號“CUT 200P”，然后點(diǎn)擊check按鈕確認(rèn)機(jī)床型號選擇，如圖1所示。輸入程序名稱:本例根據(jù)加工過程將程序分為粗加工程序和精加工程序。粗加工程序命名為TYDKC，精加工程序命名為TYDJ。在CAM欄中創(chuàng)建新零件后，程序名稱分別被修改。將粗加工程序名改為TYDKC的結(jié)果如圖2所示。

5)點(diǎn)擊“CAM”欄下的“新零件”圖標(biāo)，在彈出的“新零件參數(shù)”對話框中，根據(jù)階梯葉片毛坯的尺寸輸入相關(guān)參數(shù)，如工件厚度H25、角度0。

6)點(diǎn)擊“零件”欄下的“選擇XY”圖標(biāo)，選擇蝸桿刀具前端切削部分的輪廓線，回車確認(rèn)，選擇刀具切削部分的輪廓線，所選輪廓線將以設(shè)定的顏色顯示。

7)點(diǎn)擊“零件”欄下的“導(dǎo)入路徑”圖標(biāo)，選擇第一種“點(diǎn)對點(diǎn)”的圖片方式，勾選“垂直于XY輪廓”項(xiàng)，將導(dǎo)入路徑的長度設(shè)置為3，分別點(diǎn)擊刀具零件圖的前輪廓線，導(dǎo)入路徑線會在零件切割輪廓的起點(diǎn)以3mm虛線示意性顯示。

8)點(diǎn)擊“編程”欄下的“快速向?qū)А眻D標(biāo)，依次完成以下步驟的設(shè)置。①在彈出的“快速指南”主頁對話框中，根據(jù)切割銅線的直徑輸入相關(guān)參數(shù)，線徑= =0.25mm該值根據(jù)所選銅線的直徑輸入。粗加工時，設(shè)置切削次數(shù)= 1次，一刀粗切形狀，線切割代碼設(shè)置為AAA，根據(jù)個人習(xí)慣或相關(guān)程序文件要求設(shè)置。②點(diǎn)擊按鈕圖片，根據(jù)CUT200P機(jī)床的工藝參數(shù)表，在快速導(dǎo)軌第二頁(快速導(dǎo)軌界面第二步)的對話框中輸入切削補(bǔ)償值0.13(粗加工后0.13mm單邊余量)，可根據(jù)加工需要進(jìn)行設(shè)置。③點(diǎn)擊按鈕圖片，在彈出的快速指南第三頁對話框中輸入:邊角料長度= =0.3mm，可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置適當(dāng)?shù)挠嗔?。刀具輪廓為凸形，切削方式為凸模。切割?nèi)輪廓時，可以選擇凹模，系統(tǒng)會確定余量的方向和位置。④設(shè)置好參數(shù)后，右擊按鈕，在快捷菜單中選擇“計算”，點(diǎn)擊圖片，在快速向?qū)У谒捻摰膶υ捒蛑羞x擇“停止”，點(diǎn)擊檢查圖標(biāo)確認(rèn)。⑤參數(shù)設(shè)置完成后，右鍵點(diǎn)擊按鈕，然后點(diǎn)擊計算、仿真、后處理選項(xiàng)，點(diǎn)擊檢查圖標(biāo)確認(rèn)。設(shè)置過程如圖3所示，仿真結(jié)果如圖4所示。

5.3加工程序的軌跡計算和后置處理

1)完成蝸桿刀具后角的錐度設(shè)定。在鼠標(biāo)程序管理器中右鍵單擊TYDKC幾何體，在彈出菜單中選擇“計算”來計算軌跡。在鼠標(biāo)程序管理器中右擊TYDKC幾何圖形，在彈出的菜單中選擇后處理，在彈出的后處理對話框中輸入數(shù)控程序號TYDKC，選擇后處理器切削X00-MILLENNIUM-。這里的后處理器會因版本不同而不同，取決于使用的設(shè)備。

2)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊“后處理”進(jìn)行處理，生成機(jī)床切削的程序。粗加工蝸桿刀具的程序如下。

00001(TYDKC；E501線-)

N10 G10 P0 B0

n20g 10 P1 B1；

N30 G11(WIR，AAA)；

N40 G21

N50 M27

N60 M23

(恒定錐度備注:E501)

N70 M31

N80 G10 P16 R0。；

N90 H25。；

N100 S501 M11

n110 M15 P1；

N120 G90

N130 G00 X167.672 Y155.041

……

N240 M50

N250 G90

N260 G10 P0 B0

N270 G10 P16 R0。；

N280 M30

3)精加工蝸桿刀具設(shè)置:切削2和修剪1共3刀，在快速指南對應(yīng)頁面設(shè)置。精加工編程過程和粗加工類似，就不贅述了。與加工程序匹配的線表文件和工藝文件的文件名應(yīng)與機(jī)床上的程序設(shè)置一致。主要區(qū)別在于新零件的錐度設(shè)置(見圖5)，精加工的仿真效果如圖6所示。蝸桿銑刀的精加工程序如下。

00002(TYDJ；E501-E502-E503電線-)

N10 G10 P0 B0

n20g 10 P1 B1；

N30 G11 (WIR，CCC)；

N40 G21

N50 M27

N60 M23

(恒定錐度備注:E501)

N70 M31

N80 G10 P16 R0。；

N90 H25。；

N100 S501 M11

n110 M15 P1；

N120 G90

N130 G00 X167.774 Y152.818

N140 M60

……

N440 G40 G50 X181.193 Y152.171

N450 M50

N460 G90

N470 G10 P0 B0

N480 G10 P16 R0。；

N490 M30

5.4加工程序的傳輸

加工時，程序通過u盤復(fù)制到機(jī)床上，機(jī)床自帶的軟件在機(jī)床操作系統(tǒng)中生成與加工程序相匹配的工藝文件和線表文件。機(jī)器開機(jī)，調(diào)用程序就可以完成機(jī)器。

06

有關(guān)注意事項(xiàng)

1)機(jī)床加工錐度零件時，錐度< 3的加工視為一般零件加工。由于被加工刀具的后角要求為10°，在加工刀具前，需要用線材矯直裝置將錐度設(shè)置為10°，待線材矯直后再進(jìn)行加工。

2)精加工時，第一刀切削時會從工件上切下一層厚薄不均的金屬皮。當(dāng)銅線即將切斷工件時，要特別注意。這里的電線很容易被夾斷。在第一次切割前編程時，設(shè)置“暫?！薄．?dāng)程序運(yùn)行到暫停時，由于暫停余量設(shè)置得很小，約0.3mm，切屑基本脫離刀體。如果有，小心地取出廢料，然后繼續(xù)運(yùn)行程序完成加工。如果余料沒有分離，也可以人工輕輕折疊，防止電線被夾斷。

3)粗加工時，由于切削量比較大，需要調(diào)整切削放電脈沖，設(shè)置為較小的值。

另外，由于粗加工和精加工時工件的裝夾位置不變，粗加工和精加工的編程基準(zhǔn)相同，粗加工前找邊對刀后精加工時可以直接調(diào)用精加工程序，不需要額外對刀，既能保證精度，又能提高效率。

07

結(jié)束語

線切割設(shè)備精度高，應(yīng)用一定的加工技巧后，加工效率可以進(jìn)一步提高。按此方案制備的蝸桿刀具，只需對刀具的后角和前角稍加打磨即可用于生產(chǎn)，是一種相對高效、經(jīng)濟(jì)的工藝方法。本文以這種蝸桿刀具的線切割加工過程為例，簡要介紹了FIKUS軟件和Agie Charmilles線切割機(jī)床的操作和應(yīng)用，希望能為同行提供一些參考。