CNC手板模型制作的发展及比较

20世纪90年代以后,随着数控机床的大量应用,数控加工的成本迅速降低,人们发现用数控机床加工模型不但尺寸精度高、速度快,成本也有竞争性,使手板模型的大量生产成为可能。目前这一行业发展很快,但理论研究较少,为提高生产效率和精度,本文限于篇幅主要就三维模型转化和处理提出一些观念供参考。手板模型的生产已实现了无纸化,用户直接将三维数据模型传输给手板模型制造公司,模型制造公司根据三维模型加工。这就产生了文件的转化和处理问题。

    一般设计的软件以UG、PRO/E、SOLIDWORK、CATIA等软件为主,而数控加工以MAS-TERCAM、CIMATRO、POWERMILL等软件为主,文件的读人有两种途径,直接转换和标准文件转换。三维软件均有文件的转换功能,可以直接读人其他格式造型文件,但由于程序开发的先后,只能读人其他三维软件旧版本文件,当前应用的主流版本往往不能识别。如MASTERCAM 9.0可以识别PRO/E2001文件,但不能识别PRO/E野火版3.0文件,所以还得借助标准文件,目前有很多标准的数据格式文件,如STEP格式、IGES格式,可以方便的实现数据格式的转换,但往往存在数据损失和误差,部分线条和曲面读人之后会发生偏差,表现为曲面断裂和曲面起伏。IGES格式是曲面模型格式,STEP格式是实体模型格式,从实践工作情况看应该讲实体模型格式比较好,误差比较小一些。数据模型传输后,为方便编程和提高加工效率建议作下列处理。

2.1 确立基准面和基准点

    模型处理应该重新确定坐标和基准,标准格式文件的一个主要缺点是丧失了坐标,读入后许多理论上可以作为基准的平面,事实上已发生质的变化,可能有微小的起伏,需要我们人为的确定一个基准。以便在后续的编程和机床操作中作为基准,一般尽量选加工过程的基准面作为编程基准。

2.2 生成边界控制线

    数据模型通过标准文件读入后,一般曲线模型已损失,而后续加工即使是曲面加工也要用到部分线条,更不用说三维加工了。所以先要利用曲面曲线命令生成关键的边界控制线。

2.3 线条的修复处理

由于文件转化误差的关系,实际生成的边界线往往有断点和空间错位,这些错误在荧幕上直接用肉眼是看不到的,会严重影响后续加工。可以先用分析命令发现问题点,放大后用曲线熔接或修整的方法修复。

2.4 增加工艺面

    在曲面加工中如没有面是不加工的,成为凸起。所以需对孔等透空处作封闭处理,完成其他曲面加工后再加工。

2.5 零件的分拆

CNC手板模型与传统模型相比,最大的优点是精度高,所以只要条件允许,尽量不要分拆,一般的盒类零件,只要尺寸不是太大,没有必要为节省材料而分拆。中空的模型只能分拆时不要按一个基准平面分,应增加安装基准。

快速成型工艺(RPM:Rapid Prototype Manu—facturing)在理论上说应该是最好的手板制造工艺方法。快速成型工艺的类型很多,但基本思想是一致的,利用CAD模型,把零件分为很多层制作,再结合,这就导致层内加工精度高,层之间精度低,特别是在浅平面处误差大,如图2所示,模型左侧精度比右侧精度就低许多。

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