基于EdgeCAM磁盘驱动架虚拟加工研究

    计算机的快速普及和推广带动了硬盘产业的快速发展，磁盘驱动架作为其关键零部件也得到了长足发展。磁盘驱动架的供应商越来越深刻地意识到：传统的设计、加工和生产方式已经难以满足其快速发展的需要，只有通过引入新的制造技术和理念才能有新的突破，才能在众多的生产竞争中取得优势地位。以某公司为例，其拥有1000多台加工中心，具有强大的生产能力，但尚处在手工编程的半自动化阶段。手工编程存在两大主要缺陷：首先，编程的速度相对较慢，效率较低；据统计，一个零件的编程时间与在机床上实际加工时间之比平均约为30:1，而数控机床不能开动的原因中有20%～30%是由于加工程序编制困难，编程所用时间较长，造成机床停机。其次，编程的质量难以保证，人为的失误难以避免。另外，该公司在样品的试制和程序调试过程中，尚停留在“事后处理”的阶段，即试加工，加工完后发现问题，修改程序再试加工，直至最终程序达到加工的要求。一旦程序出现错误，将会引起很多的事故，比如撞刀、过切等，这就导致了大量人力、财力、物力的损失。

1 磁盘驱动架加工流程分析

    将虚拟加工技术应用于磁盘驱动架的设计、试制与制造很有必要。虚拟加工是针对不同的加工要求，根据实际加工情况建立数学模型，采用适当的仿真方法模拟实际加工的过程。采用计算机支持的自动NC编程技术及计算机仿真技术对避免磁盘驱动架生产过程中发生上述问题具有重要意义，同时对公司的发展也是至关重要的。

    1.1 CAM选型

    通过综合比较，选用EdgeCAM作为磁盘驱动架虚拟加工的平台。EdgeCAM是自动化数控编程软件，它提供多个软件接口，可以与世界上绝大多数三维CAD软件集成，如：SolidWorks、Pro/Engineer、NX、CATIA等，可以直接读取三维零件文件。EdgeCAM可以完成零件的设计和加工编程工作，具有如下功能：建立一个设计模型，或读取其它第三方软件提供的零件模型；选择生产该零件的数控设备；仿真整个加工过程；为选定的机床生成加工零件用的CNC代码；计算机与机床之间的通讯；管理刀具数据库等。

    1.2 磁盘驱动架的加工流程

    在加工过程中采用EdgeCAM11.0的特征加工的方法，先采用自定义特征的方法，然后对特征采用相应的加工策略，这种方法可以使得几何参数和加工轨迹实现联动。

    不同类型磁盘驱动架的功能结构相同，大体如图1所示。按加工工艺主要包括基准面、头孔、定位孔、三角孔、尾孔、指尖、指根、翼尾等。除了几何相似之外，主要差别在于指根数量和翼尾形状，所以加工过程基本相同。

    图1 磁盘驱动架的结构分析图

    通过图1可以看出，对于磁盘驱动架虚拟加工可以用EdgeCAM的以下5种加工策略来实现：轮廓加工（Profiling Operation）、孔加工(Hole Operation)、倒角(Champer Operation)、直接进给运动(快速进给、直线进给)、键槽铣。

    以某典型磁盘驱动架为例，其主要加工流程如图2所示。

    图2 典型磁盘驱动架的主要加工流程图

    其中，加工基准面是为了去除上表面余量，为后续加工定下基准；加工指尖包括两步，第一步是进行指尖开粗，为钻孔排屑提供保证；第二步是在孔加工后回刀去除毛刺；加工翼尾是为了切出翼尾形状；加工轮廓是为了保证轮廓精度；加工指根放在轮廓加工之后是为了保证轮廓加工的精度，该工序也是为钻其上的孔排屑提供保证；利用孔加工策略，可以同时加工多个相似的孔，节省加工时间；之后就可以把零件从毛坯上切割下来，加工下一个零件。