逆向工程结合CAM加工相机外壳

　　[摘要]逆向工程(reverseengineering)是相对于现在的正向工程而言，正向工程就是我们先设计有图纸，然后按图纸加工出产品实物，而逆向工程是以目前已有的实物通过三维激光超数及逆向软件处理，还原为电脑模型，并且可以修改和改进。数控编程是目前CAD/CAM系统中最能明显发挥经济效益的一门高科技技术，其在实现设计机械零件加工自动化、提高精度、质量和缩短产品周期等方面发挥了重要作用。

　　[关键词]逆向工程、CAM、数控加工

　　一、逆向工程

　　逆向工程(reverseengineering)是相对于现在的正向工程而言，正向工程就是我们先设计有图纸，然后按图纸加工出产品实物，而逆向工程是以目前已有的实物通过三维激光超数及逆向软件处理，还原为电脑模型，并且可以修改和改进。

　　二、自动编程

　　随着CAD/CAM、数控加工、快速成型等先进制造技术的不断发展，模具设计与制造行业正发生着深刻的技术革命，在模具等制造业中，经常会有一些具有复杂形面的零件需要加工，这些零件的数值计算、程序编写、程序校验相当复杂繁琐，工作量很大，采用手工编程是难以完成的。此时，应采用装有编程系统软件的计算机或专用编程机床完成这些零件的编程工作。数控机床的程序编制由计算机完成的过程，称为自动编程。在进行自动编程时，程序员所要做的工作是根据图样和工艺要求，利用软件编制加工程序，由于编程机多带有显示器，可自动绘出零件图形和刀具运动轨迹。采用自动编程方式可极大地减少编程者的工作量，大大提高编程效率，而且可以解决用手工编程无法解决的复杂零件的编程难题。

　　三、数码相机介绍和产品实物图

产品图

　　数码相机的确比传统相机优胜。数码相机

　　款式很多。我根据市场上索尼数码相机外形，通过测量获取数据，设计这款(图1)数码相机产品款式图纸的有关技术要求，结合CAM软件进行一系列编程编程加工。

　　四、数控加工工艺分析

　　1.产品零件图和加工工艺分析

　　1.1相机产品如图1所示：该产品的结构比校复杂，具有倒圆角、斜坡位、凹凸位，要求尺寸稳定、配合精度高、表面质量好、无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色、熔接痕、飞边等，此外还要求具有一定的表面光泽性、一定的硬度、耐磨性和小的图1产品图表面粗糙度等。

　　1.2加工工艺分析

　　在模具加工前，先绘出产品的模型再分模，如图1所示是数码相机的上下模：由上面的产品图可知，该产品具凸模垂直面以下部分、垂直面以上较为复杂的部分、壁厚1.5mm、最小倒圆角3mm、分模的收缩率1.004-1.008，要使上下模的配合精度高，而加工时要适合选刀、设置参数。由于数码相机的最小倒圆角是3mm，在加工模具时刀具要想把根底下的余料去掉，而要选一把下得到根底的小刀，要不会出现抢刀。下刀时还要避免弹刀、掉刀、过切等现象。

　　2.材料选取

　　该产品的工件材料要求是40Cr钢，所以加工的刀具材料选硬质合金。由于硬质合金刀具具耐高温，硬度高，它主要用于加工硬度较高的工件，不过加工时需较高转速加工，否则容易崩刀。

　　3.上模加工分析

　　如图1所示为数码相机面壳的凸模，材料为40Cr钢，毛坯为六面平整的长方体，尺寸为190mm×140mm×40mm。刀具可以采用高速钢。对于这种零件需要分粗加工和精加工进行，而精加工中还须分区域加工，选择不同的加工刀具和加工工艺，这样才能保证加工效率和加工精度的统一。所以将工序安排如下:

　　3.1由于有较大的加工余量，所以首先要先进行粗加工，根据工件形状可以分为两步完成。首先是凸模垂直面以下部分，可以采用二维的形腔铣削环切方式，选用直径为10的平刀，主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。

　　3.2垂直面以上的部分形状较为复杂，可以采用固定轮廓铣进行粗加工。同样选用直径为10mm的平刀，主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。

　　3.3在粗加工后，面壳的上表面倒圆角和几处小凹凸位还留有余量，所以这一平面也需要进行精加工，加工该平面时可以选用深度加工轮廓进行加工，然后再用固定轮廓铣进行精加工。精加工选择直径为3mm的平底刀进行加工。主轴转速为1500r/min，进给为300mm/min。

　　3.4垂直面以下部分虽粗加工完，但还留有余量用面铣销区域方式进行精加工。使用环绕走刀加工一方面可以保证整体的表面加工质量，另外一方面可以减少抬刀次数。选择直径为10的平刀进行加工。主轴转速为2000r/min，进给为200mm/min。

　　4.编制上模数控加工程序

　　4.1初始设置

　　用UG进行分模，导入模型后，创建程序，建立合适的坐标系，设置安全平面为10mm。接着创建刀具和毛坯，毛坯偏移1mm。

　　4.2毛坯

　　采用形腔铣削跟随部件的加工方式，刀具位置设置在轮廓外部，实际加工时对刀可以稍微对深0.5mm，保证平面切削均匀。采用直径为10mm的平刀，全局每刀深度5mm，平面直径百分比为50，机床参数中主轴转速1250r/min，进给为250mm/min。设定好零件轮廓，形成如下刀路轨迹。

　　4.3固定轮廓铣粗加工

　　采用固定轮廓铣加工方式，框选垂直面以上的区域为加工区域，选择直径为10mm的平刀，驱动方法为区域铣销，陡峭空间范为选区非陡峭，陡角为65，采用往复切削方式，平面直径百分比为20，采用螺旋下刀方式，顺铣，机床参数中主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。形成如下刀路轨迹。

　　4.4精加工数码相机上表面1

　　先采用深度加工轮廓加工方式，框选垂直面以上的区域为加工区域，选择直径为3mm的平刀，然后进行刀轨设置，陡峭空间范设置为无，合并距离为3mm，最小切销深度为1mm,由于是精加工所以全局每刀深度为0.05mm，采用往复切削方式，采用螺旋下刀方式，逆铣，机床参数中主轴转速为1500r/min，进给为300mm/min。形成如下刀路轨迹。

　　4.5精加工数码相机上表面2

　　然后再采用固定轮廓加工方式进行次精加工，框选垂直面以上的区域为加工区域，选择直径为3mm的平刀，驱动方法选取区域铣销，陡峭空间范围的方法先取非陡峭，陡角为90度，选取往复切销模式，平面直径百分比为20，采用螺旋下刀方式，逆铣，机床参数中主轴转速为1500r/min，进给为300mm/min。形成如下刀路轨迹。

　　4.6平面铣削

　　最后采用面铣销区域加工方式，把平面余量加工完，选好指定切销区域和指定壁几何体，选择直径为8mm的平刀，切销模式为跟随部件，步距设置为刀具平直，平面直径百分比为75，毛坯距离为3，采用螺旋下刀方式，逆铣，机床参数中主轴转速2000r/min，进给为200mm/min。设定好零件轮廓，形成如下刀路轨迹。

　　5.仿真检验

　　进入高级仿真状态，模拟所有的加工工序，得到如下模拟结果。

　　五、生成NC程序

　　利用UG系统的后处理功能可将烟灰盅加工刀具路径数据转换成能被数控CNC机床所使用的NC代码。(略)

　　参考文献

　　1. 《三维设计与NC加工实例精解》机械工业出版社

　　2. 《数控加工工艺及编程》机械工业出版社

　　3. 《互换性与测量技术》高等教育出版社

　　4. 《Mastercam数控加工实用教程》人民邮电出版社

　　5. 《金属工艺学》机械工业出版社