SolidCAM imachining解决车间实训难题

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2009年末，solidcam 推出了高效加工策略――imachining。iMachining的刀路特点采用智能变体螺旋切削和优化的组合刀路轨迹，刀具采用侧刃切削，能够用较小的刀具一次切削最大的深度，同时也有效地减少刀具的磨损，使刀具寿命延长。SolidCAM iMachining功能为解决我院车间实训教学中出现的问题提供了强有力的支持。笔者以数控专业学生使用SolidCAM iMachining功能为例，详细阐述该功能带来的具体变化。

一、智能的CAM系统

先来介绍一下SolidCAM iMachining的“智能”特点。由于之前学习的CAM软件需要设置的加工参数较多，学生又不能很好地定义软件的参数，导致在加工时会经常出现问题。SolidCAM iMachining功能内置了大量的机床资源库和材料数据库，这些数据库都是SolidCAM公司经过了大量的切削验证总结得来。用户在使用iMachining功能时，只需要定义一下自己机床的相关参数和加工时所使用的材料，将这些数据保存下来即可。学生在加工时只需要选择一下加工机床和加工材料，然后设定一下加工的原点、毛坯、工件以及加工时所使用的刀具，其余大量的参数都不需要重新设定。

下面笔者就以一个加工实例来说明一下iMachining功能的“智能”，如图1所示。

相关数据：实训设备为HASS3轴加工中心，其最大转速为S=6 000r/min，最大进给F=5 000mm/s。实训材料为45号钢（HRC 30）。加工刀具为10mm四刃整体硬质合金刀具。

1.进入设置界面

使用SolidCAM打开实训零件，进入SolidCAM设置界面（使用SolidCAM铣床功能，CAM铣切工件使用默认设置功能），如图2所示。

2.CAM基本设置

选择“HASS 3Axis”后处理；设置加工原点（X、Y 为整个零件的中心，Z 为加工面的最高点）；选择半透明的方形模型为加工的毛坯；选择内部的模型为加工形状。

3.iMachining 设置（图3）

选择“Haas_3A x i s机床”（设置机床时应包含机床最大转速、最大进给和主轴功率）；选择“Plain Carbon Steel_280BHN-30HRC”（加工材料属性：45号钢）；使用6级加工级别（1级效能最低、8级效能最高）。

4.新增刀具

新增10m m铣刀（只需设置一下刀具直径，刀具刃数、转速和进给系统会自动计算），如图4所示。

5.加工过程

使用iMachining 2.5D功能加工外形，整个外形的加工操作流程为：选择加工形状选择刀具设置加工深度设置加工余量、保存计算生成刀路。

（1）加工形状设置过程中，“链接1”选择为毛坯外形，设置为“开放”，轮廓2为加工形状外形，在选择时，首先选择大轮廓，再选择里面的小轮廓，如图5所示。

（2）选择设置10mm的四刃整体硬质合金铣刀作为加工刀具，如图6所示。

（3）设置加工的深度，可以手动输入数值，也可以直接选择底部，如图7所示。

（4）参数向导不去修改，默认值就可以。加工级别为6级，在刚刚开始进入SolidCAM的时候已经设置好，在本环节也可以修改，如图8所示。

（5）设置粗加工加工余量：侧壁余量为0.24mm，底部余量为0mm。设置好加工余量后，最后点击“保存&计算”，如图9所示。

通过上面几个步骤简单的设置，就完成了外形轮廓的刀路生成。外形刀路生成如图10所示。

生成外形刀路，工件的其他特征也是使用这样的思路去加工。工件最后加工完成情况如图11所示。

通过上面的例子可以发现：操作者被从设置大量加工参数的繁琐工作里解放出来，不需要再为不能正确设置加工参数而苦恼。

二、高效的加工过程

数控专业学生在承担外接加工任务时，都是进行铝材加工，由于铝材切削性能较好，对切削用量设置要求不高。但是外接的产品当中很大一部分是钢材加工，如果加工参数和切削用量设置不合理，可能会导致刀具加工时非正常报损现象严重，既增加了加工成本又增加了加工时间，而SolidCAM iMachining的功能很好地解决了这个问题。

由于iMachining生成的所有刀路轨迹都是通过接触角来计算（接触角是指当刀具旋转轴为Z 方向时，根据刀具和毛坯材料接触圆弧大小来定义接触角度），因此刀具会严格按照这个角度进行切削，不会超过用户设定的最大切削角。这种方式与我们之前定义的“行间距”有很大的不同：接触角方式可以使每次切削的毛坯更加均匀（图12），并且所生成的路径步距是不恒定的。也就是说，是以变化的路径步距进行加工，可以根据目标零件的形状自动产生摆线与螺旋组合的刀路轨迹。高的进给速度可以根据接触角的改变进行动态的调整，并且通过进给速度的调整和优化，保证切削的安全性，大大提高刀具的使用寿命。

如图13所示零件，笔者分别利用Φ 6mm白钢刀和Φ6mm四刃硬质硬质合金铣刀，配合传统的普通刀路和iMachining刀路，出现了截然不同的两个效果（加工参数如表所示）。

如图14和图15所示，利用Φ6mm白钢刀按原来的普通刀路进行开粗加工，大概需要20分钟；利用Φ6mm四刃硬质合金铣刀通过使用iMachining功能生成刀路，可以把加工时间提高到6分钟，也就是说，通过使用iMachining效率将近提升了30%～40%。