CAD 設計對加工的影響

 

Mastercam CAD/CAM軟體的功能和工法選擇應用是影響加工的兩個主要因素。從CAM系統所產生的CNC程式,直接決定許多加工條件。以這個角度來考慮,實在很難精確地指定在CAD/CAM系統中需要什麼樣的功能才能保證得到高品質的加工結果。因此,我們由以下幾個觀點來說明:

CAD對加工的影響 

  一般而言,許多人認為電腦輔助設計(CAD)對於零件的加工並不直接產生影響。他們認為CAD模型僅用於確定零件的外形,至於如何將所設計的零件加工出來,則是由電腦輔助製造(CAM)系統負責解決的問題。從理論上來看,這種看法並無誤,然而實際情況中,CAD模型往往未能充分定義適於加工的零件形狀。造成這種情況的原因多種多樣,而這也可能導致零件的表面加工質量不佳,甚至影響刀具的使用壽命。因此,我們將針對影響加工的幾個關鍵因素進行詳細說明。

1.精度的影響

  高速加工具有諸多優勢,能夠有效提升整體加工精度,實現較小的熱分佈,以及高品質的加工表面。然而,需要注意的是,高速加工通常用於建立零件模型的公差要大於最終的加工公差。在精度問題方面,一個根本原因是軟體資料交換的問題。通常,零件設計起初是在一個CAD系統中進行,然後再轉換到另一個不同的CAD系統中,以進行後續的設計和加工準備。每次進行資料傳輸都需要將幾何形狀從一種格式轉換成另一種格式,而某些轉換可能會涉及到極限公差的近似或者引發公差累積的問題,進而導致曲面缺失、間隙或曲面展開等情況的出現。為了減少轉換過程中出現的問題,其中一個解決方法是使用直接介面。這種直接介面允許一個系統直接讀取另一個系統的檔案。例如,Mastercam就提供了Catia、Pro/E、UG等眾多軟體系統的直接介面,使得Part檔案輸入更加順暢。

2.修剪的影響

  在CAD系統中,大部分零件通常是由多個裁剪曲面組合而成的。這些曲面的邊界精度直接影響了在CAM系統中生成的刀具路徑品質。舉例來說,曲面之間的裁剪可能會導致縫隙誤差或者不良的裁剪曲面出現。這些不良的裁剪面如果超出一定範圍,有可能導致在刀具加工過後出現尖點或刀痕等問題。同樣地,軟體資料轉換時產生的誤差也可能引起這些裁剪相關的問題。因此,在進行CAD到CAM的轉換過程中,需特別注意確保曲面裁剪的準確性,以確保刀具路徑生成後的加工結果順暢無阻。

3. 不完整模型的影響

  許多CAD操作者為縮短模型的設計時間。經常忽略內部角落的倒圓角,認為此倒圓角形狀可經由合適的刀具半徑作直接加工。如果使用這種方法,刀具切削進入到尖銳角落時,如下圖(a)所示,將會造成刀具的負荷量增加,而此負荷量為刀具做直線切削時負荷的4.5倍。

  有些CAM系統提供了解決這問題的一些方法,如Mastercam粗加工策略、平行、等高加工等圓弧化的功能選項,但最好還是避免這種現象的出現,以確保CAD模型能精確呈現要加工的形狀。

4. 加工特徵的影響

  儘管高速加工擴大了直接銑削的可行範圍,但對於形狀極為複雜的模型,細節的局部區域仍然需要透過放電加工來處理。在大多數零件上,常會存在許多孔洞特徵或者不需要進行加工的區域。如果這些特徵不被處理,實際的加工過程中刀具很可能會切入這些孔洞或尖角中,這會導致CAM操作者需要花費大量時間來修正這些錯誤,以避免刀具負載以及重複加工這些區域的情況發生,這些修正措施能夠使加工過程更為順暢。

如果可能,應儘量將這些CAD模型作填補。

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