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Delcam解决方案在艺术品仿形设计加工中的应用 |
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第十二届中国国际机床展览会（CIMT2011）上，一个造型独特的加工样件------“华尔街铜牛”，赚足了参观者的眼球。印象中，机床展会上加工的样件，多为模具或机械零件，这种“另类”的艺术品加工工件的展示，不仅体现出参展商的别具匠心，也上说明国内机床制造业在高速、高精度方面，已发展到一个新的水平。据悉，这一象征力量和勇气的“华尔街铜牛”，是由英国Delcam公司和沈阳机床厂紧密合作、制作完成的。这次合作，除完美地体现出两家知名企业的强强联合外，更充分展现了Delcam为艺术品仿型行业提供的完整而强大的数字化先进制造技术。
距离CIMT2011开展还有仅仅一个月的时候，沈阳机床厂制造部苗部长来到Delcam北京总部，希望能够为CIMT加工一些精美的工艺品作为样件展览。之所以选择Delcam，苗部长表示：“在去年的第四届全国数控大赛时，Delcam和沈阳机床就已经成功合作。沈阳机床开发的（CCC型号）高速高精度五轴加工中心，是第四届数控大赛选定五轴加工机床。当时赛场现场有80多台机床，作为大赛指定的软件供应商，Delcam PowerMILL后处理方面的完整性和安全性，给我留下相当深刻的印象。我觉得Delcam的加工软件能让机床安全工作，充分发挥设备高速、高精度的特点；而且，我也知道Delcam的产品线很长，在软件方面，可以实现原型测仿、数字化制造仿真、高速、五轴加工等全新制造理念；更为重要的，是Delcam软件可以和设备无缝集成，能提供无需做任何修改的程序接口”。
“华尔街铜牛”是美国华尔街的象征，沈阳机床厂希望加工“华尔街铜牛”工艺品来体现“改革、创新、突破”的企业主旋律，同时也能体现沈阳机床厂的机床在五轴加工方面的优势。由于沈阳机床厂提供的是“华尔街铜牛”工艺品，没有相应的数字模型，因此Delcam公司提供了由逆向工程-------三角网格数据（STL）编辑-------三角网格（STL）五轴编程加工的完整方案。
“华尔街铜牛”工艺品
首先是对“华尔街铜牛”艺术品进行逆向工程处理。通过照相式的三维扫描仪将“华尔街铜牛”工艺品整体扫描，从而获取到点云数据。三维扫描时，需要在铜牛表面喷显像剂（着色渗透探伤剂），粘贴多个标识点，以便更好地生成点云数据和拟合点云。仅仅一个小时的时间就完成了扫描，得到了300万个点的点云数据。
然后将点云数据导入到Delcam的正向/逆向混合设计系统——Delcam PowerSHAPE Pro中，通过点云数据生成高精度的三角网格。Delcam PowerSHAPE Pro具有友好的输入输出接口，支持多种格式的点云数据读入。除了通用的 ASCII 、IGES 和 NC 等标准格式，还针对不同的扫描设备提供专用数据格式。使用Delcam PowerSHAPE Pro高效的巨大点云数据运算、处理和编辑工具，短短五、六分钟就将300万个点 的点云数据转化成了三角网格（STL）。
由于标识点也会生成三角网格，所以需要将这些标识点删除，然后再将这些区域按照相邻边界的切失方向填补。
含有标识点的三角网格（STL）模型
删除标识点
按照切失方向填充
Delcam PowerSHAPE Pro中提供了非常方便的编辑和修改三角网格的功能，包括三角网格的删除、填充、优化整理，还提供了独特的交互式三角形雕刻工具，可以实时交互式光顺和雕刻，修改三角形模型轻松快速。以展现出“华尔街铜牛”有力量和勇气的气势。
光顺、填充、雕刻等优化后的三角网格（STL）模型
然后，将优化后的华尔街牛STL模型输入Delcam PowerMILL进行加工编程。Delcam PowerMILL 作为世界领先的 CAM 系统，可通过 IGES、STEP、VDA、STL 和多种不同的专用数据接口直接读取来自任何 CAD 系统的数据。这大大节约了曲面和实体造型的时间。
Delcam技术人员根据华尔街牛的数据模型的特点，使用多轴定位和5轴联动加工的策略进行加工编程。
PowerMILL读入华尔街牛的STL模型
首先，使用模型区域清除加工策略进行整体开粗加工，端铣刀D12.0，余量0.5，行距7.0，下切步距1.0，转速2000转/分，进给速度4m/分。Delcam PowerMILL其独特、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；
整体开粗
之后，根据残留模型，使用模型残留区域清除加工策略将牛的扭头侧、背侧、头、尾等部分采用定位加工技术进行二次开粗。此工序使用2把刀：1、端铣刀D12.0，余量0.5，行距7.0，下切步距1.0，转速2000转/分，进给速度4m/分；2、球头刀D6R3，余量0.5，行距3.0，下切步距0.5，转速4000转/分，进给速度4m/分；
再后，使用平行精加工策略将牛的扭头侧、背侧、头、尾等部分进行半精加工（定位加工），球头刀D6R3，余量0.1，行距0.5，转速4000转/分，进给速度6m/分。
半精加工
然后，使用曲线投影5轴加工策略将牛的腹部（正面、背面两部分）和头部进行精加工，球头刀D6R3，余量0，行距0.5，转速5000转/分，进给速度6m/分。PowerMILL 的连续 5 轴加工功能可以在复杂曲面、实体和 STL 三角形模型上产生 5 轴刀具路径，且全部刀具路径都经过了过切检查；
最后使用等高加工策略对牛脖子等小角落处进行修补精加工（定位加工），球头刀D4R2，余量0，行距0.1，转速6000转/分，进给速度6m/分。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；
牛脖子修补精加工
在刀路编程过程中，使用PowerMILL 提供的集成一体的加工切削实体仿真功能，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 为华尔街牛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，保证了加工安全。华尔街牛仅花费了7小时50分就加工完成了。
PowerMILL软件不仅功能强大而且简单易学。沈阳机床厂的技术人员仅经过2天的培训就完成了从点云数据处理到加工编程的整个过程，很快就加工出了第一个“华尔街铜牛”样件。
正在加工的“华尔街铜牛”样件
为了保证华尔街牛能在第十二届中国国际机床展览会之前完成加工，Delcam的技术人员牺牲了周末的休息时间，加班加点帮助沈阳机床厂完美地完成了此次加工任务。
沈阳机床厂的苗部长感慨道：“Delcam不愧是世界领先的CADCAM解决方案提供商，不仅提供了安全高效的加工解决方案，而且还提供了周到的服务和技术支持，是理想的合作伙伴。”
事实证明，Delcam提供的工艺品仿形设计加工解决方案缩短了工艺品仿形设计加工的时间，提高了工艺品仿形设计加工的效率。
光顺、填充、雕刻等优化后的三角网格（STL）模型
另外，Delcam的加工系统PowerMILL可以直接加工三角网格格式，PowerSHAPE Pro处理完的三角网格数据即可直接采用PowerMILL加工。这大大节约了曲面和实体造型的时间。沈阳机床厂的技术人员经过2天的培训就完成了编程，很快就加工出了第一个“华尔街铜牛”样件。(end)
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(3/31/2012) |
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