CAM系统助力赛车引擎

    全面的编程实用圆弧插补，允许刀具路径沿轮廓和曲线进行光顺。Kencom公司加工的进气口和出气口要求的公差为10微米或0.004 inch。
    随着设计人员不断追逐更大的动力和更优的性能，赛车引擎的形状变得越来越复杂，这对数控加工和编程提出了更高的要求。英国Kencom公司对此深有体会，他们在加工气缸盖的进气孔口和排气孔口遇到了困难。赛车引擎气孔口中有复杂的内部几何特征，如曲线、锥面和密封面等。
    多年来，Kencom公司用三轴联动+二轴定位（3+2）的方式进行引擎气孔口的加工，这种方式会增加刀路数量并使降低精加工的精度。为解决这个问题，Kencom公司升级对正在使用的Edgecam软件进行升级以支持五轴加工仿真。这样不但将表面精加工质量提升10倍之多，还将编程时间缩短为原来的1/2，加工时间减少了2/3。
    Kencom专注于铸件加工特别是轻质合金件，为汽车工业和航空工业提供原型和小批量产品生产，共有35名员工。同时，Kencom公司也加工基于实体毛坯的航空零件。其工厂中共有15台CNC机床，含三轴立式加工中心。五轴立式加工中心和四轴双工作台卧式加工中心。赛车引擎动力件占公司业务的50%。
    CNC编程师Lee Sambrook负责Mazak Variaxis 630五轴机床的大部分引擎气孔口编程。此"摇篮式"结构机床配备Renishaw测头进行机床校验。Kencom公司也利用此机床加工排气孔口和燃烧室等气缸盖特征部分的余料。
  

    Kencom第一个五轴气孔口加工项目是加工一个有200多个制动马力的1.3升引擎。其加工公差为0.004 inch，发动机引擎口长约2.4 inch，直径在0.787 inch和1.18 inch之间，其特殊的气缸盖尺寸为17x 12 x 5 inch。
    Mr. Sanbrook认为"进气口特别复杂，其加工极具挑战性"。气孔口呈"香蕉形"，单轴上的曲率自10°至30°。进气口铸造在铝气缸盖中，可以优化燃料和燃气在燃烧室中的混合程度。其表面加工质量对避免多余的气体动荡极为重要。由于燃气和燃料会附在引擎中并会限制引擎功率，多余的气体动荡会减慢燃气和燃料的混合速度。
    从Mr. Sambrook那里得知，Kencom公司计划实施全面的五轴加工，现有的3+2加工不能够满足气孔口的表面质量要求。3+2的插补方式为线性插补，五轴加工则可以使用圆弧插补。"使用圆弧插补可以实现更好的表面加工质量"。
    线性插补存在的问题是包括用于切削轮廓面的所有刀具路径必须定义成直线。为避免在曲面相交点创建明显的混合直线，工厂中经常必须进行多达15个刀路来"光顺"轮廓形状。此外，3+2方式会导致刀具负载一致性低，造成不同曲面的材料去除率均匀性差。Mr. Sambrook感叹，"3+2方式与五轴加工的这种差别会造成丢失部分曲面，而加工某些曲面会产生3-4微米的过切"。
    为了解决存在的困难，Kencom在专业吸血软件包的基础上增加了Edgecam的五轴加工仿真模块。完整的五轴加工方案使得曲面加工质量提高十倍。Mr. Sambrook预计这会给引擎的制动马力提高10%，从而提高封闭赛的获胜几率。此外，典型气缸盖、气孔口等所有部位的加工时间从3小时降至1小时。"使用3+2方式加工，有80%的时间处于空切。而一个五轴加工刀路的加工效果最小相当于三个3+2加工刀路"。
    

    气孔口加工需要使用长刀柄"棒棒糖"形刀具。在Edgecam进行1.3升赛车引擎气缸盖加工仿真中可以观察到这种刀具的顶部。
    除了五轴加工仿真模块，Kencom还购买了Edgecam的Solid Machinist进行实体建模用于应对汽车零部件设计的升级。Solid Machinist能够通过IGES或STEP转换导入UG、Pro/E、CATIA和其他软件中建立的模型。Solid Machinist软件实体几何模型转换功能节省了客户在CAM中期修改设计的时间。Mr. Sambrook谈到，"我们可以不修改几何模型就进行加工工作，这样会免去因此而丧失机会的风险"。
    Mr. Sambrook和Edgecam公司的应用工程师一起开发包含最实用气孔口加工技术的客户化自动CAM程序。通过五轴加工和Solid Machinist的无缝结合，自动CAM程序帮助Kencom减少约50%的编程时间。
    Mr. Sambrook表示，"我们将用两到三年时间将Mazak机床的3+2加工方式升级为全面的五轴加工，充分利用我们所信任的编程系统实现机床的全部潜能。"
   
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