1 模具型腔工藝分析

　　底座模具型腔的三維圖如圖1所示，長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，最大輪廓尺寸360x238x70mm，上頂面居中開(kāi)設(shè)型腔，型腔部分比較陡峭并且圓角光滑過(guò)渡，型腔最深處53mm，其余面為平面，材質(zhì)為P20。

　　模具型腔的加工工藝直接影響到模具的加工質(zhì)量和加工效率，因此在保證模具型腔加工精度的前提下應(yīng)充分提高加工效率。原則上的工藝步驟一般為先粗后精，先主后次，先大后小，先基準(zhǔn)后型腔。根據(jù)基本原則，該模具的大致加工工藝為粗加工 半精加工 精加工 清根。

2 數(shù)控編程步驟

　　PowerMILL操作完全符合數(shù)控加工工程概念，按照從左至右的工具欄圖標(biāo)順序就可完成粗加工、半精加工、精加工整個(gè)過(guò)程，程序編制的基本步驟：①輸入模型文件；②模型分析；③定義毛坯；④定義刀具；⑤定義進(jìn)給和轉(zhuǎn)速；⑥ 定義快進(jìn)高度；⑦定義開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)；⑧建立粗加工刀具路徑；⑨ 定義切入切出和連接；⑩建立精加工刀具路徑；⑩仿真刀具路徑；⑩輸出NC程序；⑩保存項(xiàng)目文件。

　　本模具數(shù)控編程的具體步驟如下：

　　(1)輸入模型文件bottom cavity.dgk。確定加工基準(zhǔn)，模具加工前首先要確定模具加工的基準(zhǔn)，基準(zhǔn)確定后，所有的刀路都是以基準(zhǔn)來(lái)運(yùn)行的。對(duì)于規(guī)則的毛坯來(lái)說(shuō)，一般把加工基準(zhǔn)確定在毛坯的中心位置，Z方向的基準(zhǔn)確定在毛坯的最高面。

　　(2)模型分析。型腔內(nèi)側(cè)面拔模角4°，無(wú)倒勾；內(nèi)凹圓角最小半徑R1.5mm。

　　(3)定義毛坯。毛坯尺寸385x265x71mm。

　　(4)定義刀具。圓角刀D20R3、D10R1，球刀B8、B6、B4、B3。

　　(5)定義進(jìn)給和轉(zhuǎn)速。高速機(jī)床、工件P20材質(zhì)、具體每把刀具按類型和大小查表確定。

　　(6)定義快進(jìn)高度。絕對(duì)高度“安全Z高度”為30mm，“開(kāi)始Z高度”為20mm；相對(duì)高度快進(jìn)類型“掠過(guò)”，“安全z高度”為3mm，“開(kāi)始Z高度”為2mm。

　　(7)定義開(kāi)始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。開(kāi)始點(diǎn)選“毛坯中心安全高度”，結(jié)束點(diǎn)選“最后一點(diǎn)安全高度”。

　　(8)建立粗加工刀具路徑。

　　a．粗加工。

　　粗加工的作用是去除毛坯大部分材料，所以模具加工的效率很大程度是由粗加工的效率決定的。根據(jù)模具的型腔，粗加工刀具選擇的原則是能大則大，能短則短，這里選用D20R3圓角銑刀。粗加工的走刀方式有：偏置、平行、輪廓和插銑，本模具尺寸不大，型腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此采用偏置粗加工。偏置粗加工主要參數(shù)：刀具D20R3mm，精度0.1mm，余量0.5mm，行距8mm，下切步距1，Z軸下切類型“斜向”，刀具允許的最大進(jìn)刀角度8°，輪廓光順拐角半徑0.1mm，類型“模型”，其余默認(rèn)設(shè)置。仿真效果如圖2所示。

　　b．二次開(kāi)粗。

　　從圖2可以看出，粗加工沒(méi)有加工到4處凹槽，原因是粗加工采用的圓角刀D20R3mm大于凹槽的截面寬度。因此，需要換尺寸小一些的圓角刀D10Rlmm進(jìn)行二次開(kāi)粗，對(duì)粗加工刀具路徑進(jìn)行復(fù)制，得到新的刀具路徑，需修改的參數(shù)：刀具D10Rlmm，行距4mm，下切步距0.5mm，殘留加工采用“殘留模型”方式，相對(duì)于粗加工后的殘留模型，其余默認(rèn)設(shè)置。仿真效果如圖3所示。

　　c．三次開(kāi)粗。

　　為了保證精加工的余量比較均勻，還需要用比精加工刀具B6的刀具B4進(jìn)行三次開(kāi)粗。殘留加工仍采用“殘留模型”方式，相對(duì)于二次開(kāi)粗后的殘留模型，行距1mm，下切步距0．5mm，其余默認(rèn)設(shè)置。仿真效果如圖4所示。

　　(9)定義切人切出和連接。短連接“圓形圓弧”，長(zhǎng)連接“掠過(guò)”，缺省連接“相對(duì)”。

(10)建立精加工刀具路徑。

　　a.半精加工。

　　半精加工減小加工余量到0.2mm，為精加工提供更加均勻的加工余量。本模具只需對(duì)型腔部分進(jìn)行半精加工，而型腔外部的平面則直接精加工。采用最佳等高加工策略，參數(shù)：刀具B8，精度0.05mm，余量0.2mm，行距0.5mm，產(chǎn)生一條邊界限制最外平面的加工。

　　b．精加工。

　　精加工對(duì)模具型腔表面的質(zhì)量影響很大，所以在精加工時(shí)必須選用合理刀具和合理走刀方式，需要用幾種走刀方式配合使用才能加工出合格、漂亮的模具。精加工的加工策略有很多種，有等高銑、平行銑、根據(jù)曲面的角度分區(qū)域銑、3D等布距銑等 。根據(jù)模具型腔的不同，所選擇的加工方式也各有不同，比如比較陡峭的地方可以采用等高銑或設(shè)置角度，水平面上可以采用平行銑等，根據(jù)具體情況精加工可能要選擇幾種走刀方式。

　　精加工底平面，選用平行平坦面精加工，參數(shù)：刀具D10R1，精度0.01mm，余量0，行距5mm。精加工除底平面之外的區(qū)域，建立淺灘邊界，邊界角35°。淺灘區(qū)域選用三維偏置精加工，參數(shù)：刀具B6，精度0.01mm，余量0，行距0.25mm；陡峭區(qū)域采用等高精加工，參數(shù)：刀具B6，精度0.01mm，余量0，下切步距0.25mm。

　　c.清根。

　　精加工完之后，由于局部位置精加工無(wú)法加工到位，所以需要進(jìn)行清根處理。清根需要比精加工更細(xì)的刀具，根據(jù)具體情況有些部位也需要清兩三次，甚至更多次。因?yàn)榈毒咻^細(xì)，清根易產(chǎn)生過(guò)切，所以需要選擇合理的加工方式和參數(shù)。

　　由于局部位置最小圓角半徑R1.5mm，所以需要用B3球刀進(jìn)行清根。采用自動(dòng)清角精加工，參數(shù)：刀具B4，精度0.01mm，余量0。

　　所有刀具路徑的完整仿真效果如圖5所示，實(shí)際加工結(jié)果如圖6所示。

3 結(jié)束語(yǔ)

　　隨著模具工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控編程已成為模具加工的必需技術(shù)。PowerMILL是一款先進(jìn)的CAM軟件，其提供了豐富的加工策略，計(jì)算速度快，完全防過(guò)切，后編輯功能強(qiáng)大。通過(guò)對(duì)底座型腔模具數(shù)控編程的應(yīng)用實(shí)踐，歸納出使用PowerMILL進(jìn)行模具數(shù)控編程的合理加工方案、一般步驟、常用策略以及切削參數(shù)，加工結(jié)果表明基于PowerMILL的模具數(shù)控加工有著極高的加工效率、加工質(zhì)量，并能給企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。