第五届全国数控技能大赛松鹤瓶设计制造过程.docx

1、第五届全国数控技能大赛松鹤瓶设计制造过程第五届全国数控技能大赛松鹤瓶设计制造全过程还原在今年1月举行的第五届全国数控技能大赛五轴决赛赛场的先进技术展厅里，当由Delcam设计并加工的航空铝合金“松鹤瓶”呈现在众人面前时，所有在场的人无不眼前一亮，深深地被这件极具中国传统文化特色的复杂样件吸引住，纷纷上前仔细地研究并讨论制作工艺，喜爱之情溢于言表。很多经验丰富、久负盛名的“老数控”们，甚至无法相信这么精美的作品，却是由他们操作过无数次的普通五轴机床加工出来的。其实，“松鹤瓶”的成功制作，完全依靠Delcam独特的数字化设计制造解决方案。分析整个制作过程，我们不难发现，这个加工件的关键点在于如何得

2、到如此复杂的加工模型。而这个模型之所以复杂，原因在于它需要三角形和曲面的混合造型。 假如在其它的CAD系统里完成这项任务，任何人都会感到手足无措，因为瓶体的设计虽然没有障碍，但是瓶体上的“松鹤”图案几乎是无法完成的，每一个细节对设计者来说都是巨大的挑战。Delcam提供的一站式解决方案却让这一切都显得如此轻松：第一步，ArtCAM软件制作浮雕图案；第二步，PowerSHAPE软件制作瓶体模型；第三步：将浮雕图案包裹到瓶体上；第四步：PowerMILL五轴编程加工。图1 松鹤瓶加工成品 首先在ArtCAM软件完成“松鹤”浮雕图案。ArtCAM软件作为世界顶级的艺术浮雕CAD/CAM系统，可以创作

3、出精美绝伦的浮雕图。将JPEG格式的松鹤图图片导入ArtCAM中，如图2所示。图2.松鹤截取图 将二维图片转化为三维浮雕模型，并通过灰度图来控制模型的高度。图3.灰度图 通过人性化的交互雕刻工具，对浮雕模型进行光顺、镂刻、涂抹、堆积等操作，使最终得到的浮雕图案错落有致、栩栩如生。将模型保存为STL三角面片格式，以便于下一步和PowerSHAPE产生的曲面进行结合。图4.完整浮雕图 第二步要在PowerSHAPE里创建瓶体模型。PowerSHAPE是一款正逆向混合设计系统，集实体、曲面和三角形网格建模技为一体，充分发挥三者混合设计的优势，是概念设计的有效工具。通过PowerSHAPE灵活强大的曲

4、面功能，快速地创建瓶体模型，如图5所示。图5.瓶体图PowerSHAPE拥有的专利技术几何特征设计(Embossing) 专利号GB0208088.5 可以将特征包裹或投影到三维模型上产生出新的三维形体，这项技术改变了创建复杂三维模型的传统思路，大大提高创新设计的效率。图6.用包裹向导选取浮雕图案图7.选取包裹方法图8.对包裹方案进行调整图9.浮雕包裹造型图10.完成整体松鹤瓶模型通过以上三个步骤的设计工作，松鹤瓶的设计部分就轻松地实现了。然后，将松鹤瓶模型输入PowerMILL软件进行5轴加工编程。Delcam PowerMILL 可直接对 STL 格式模型数据进行 5 轴加工，支持多种精加

5、工加工刀路和球头刀、端铣刀、锥铣刀等多种刀具。此次加工毛坯材料为铝棒料，直径100mm，高180mm。模型尺寸：直径42mm，高120mm。 读入PowerMILL软件后的模型首先，整体模型粗加工。根据松鹤瓶的数据模型的尺寸和特征进行粗加工编程，瓶身和瓶内空间一起进行粗加工。Delcam PowerMILL独特、高效的区域清除方法，保证刀具负荷的稳定，减少切削方向的突然变化，提高加工效率。 1）瓶身和瓶内粗加工，模型区域清除功能，D20R1，余量0.4，切深1，行距12，S4000，F2000 2）瓶内添加一次二粗，模型区域清除功能，D12R1，余量0.4，切深0.6，行距8，S8000，F2

6、500其次，进行松鹤瓶身半精加工分别使用R5、R2、R1刀具，PowerMILL的曲面投影功能进行半精加工。Delcam PowerMILL 的 5 轴曲面投影加工功能允许刀具随加工表面法矢进行加工。PowerMILL 提供的高速精加工策略，保证了切削过程光顺、稳定，确保能快速切除工件上的材料，得到高精度、光滑的切削表面。1）刀具R5，曲面投影功能，余量0.2，行距0.5，S12000，F32002）刀具R2，曲面投影功能，余量0.2，行距0.4，S18000，F20003）刀具R1，曲面投影功能，余量0.1，行距0.4，S20000，F2000 瓶身半精加工再次，对松鹤瓶身进行精加工编程曲面

7、投影功能，刀具R0.5，路径间距0.05mm, 余量0,S25000,F1000。此步骤后，花瓶外面的部分加工完毕。下面进行花瓶内部的加工。 瓶身精加工再次，进行松鹤瓶内空间进行半精加工1. 瓶内空间瓶壁加工，刀具D12R1，直线投影功能，路径间距0.6mm，加工余量0.4mm，S10000，F3000 2. 3. 瓶口加工，刀具R5，螺旋精加工功能，路径间距0.6mm，加工余量0.1mm，S12000，F3000 4. 底部加工，刀具R5，螺旋精加工功能，路径间距0.6mm，加工余量0.1mm，S12000，F3000最后，进行瓶内空间精加工1）瓶内空间瓶壁加工，直线投影功能，刀具D12R1

8、，路径间距0.25mm，加工余量0，S12000，F15002）瓶口加工，螺旋精加工功能，刀具R5，路径间距0.2mm，加工余量0，S12000，F15003）瓶内空间底部加工，螺旋精加工功能，刀具R5，路径间距0.2mm，加工余量0，S12000，F1500 在加工编程过程中，PowerMILL加工切削实体仿真功能可以仿真模拟完整的加工切削过程，检查过切、碰撞、顺铣 / 逆铣和加工质量等切削情况，节省了上机床实际试切加工的成本，确保加工安全。Delcam PowerMILL 为松鹤瓶的加工提供了一套完整的加工解决方案，提高了机床的加工效率和加工质量，也保证了加工安全。松鹤瓶仅花费了14个小时

9、就加工完成了。第五届全国数控技能大赛副总裁判长金福吉先生说：“这件松鹤瓶从外观上看像是由经验丰富的手工艺人精雕细琢刻出来的，以传统的数控加工模式来考虑，几乎是行不通的，首先CAD模型的创建就无法实现，更不用说加工，Declam的技术真不愧是世界一流。”在2010年的第四届全国数控技能大赛上，Delcam经典大蜘蛛的编程案例在各个学校广为流传；这一次，松鹤瓶成为院校争相关注的焦点。作为此次大赛的指定软件赞助商，Delcam凭借在全球制造业广泛的客户应用基础，以及40余年CAD/CAM领域的丰富经验，不遗余力地支持着每一届大赛，不仅派出了强大的技术团队，安排赛前软件安装、培训，还提供专业的指导方案。在教育领域，Delcam担负着企业对社会的高度责任感，兢兢业业，以数字化先进技术，“培养专业才人，支持产业发展”。