頭盔成形模凹模加工時(shí)的數(shù)控設(shè)備管理

柯 嵬 秦軍強(qiáng)

（中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司工裝分公司 湖北襄陽）

一、引言

數(shù)控加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于模具制造業(yè)，如數(shù)控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等，其中數(shù)控銑削是復(fù)雜模具零件的主要加工方法。數(shù)控設(shè)備為精密復(fù)雜零件的加工提供了基本條件，但要達(dá)到預(yù)期的加工效果，編制高質(zhì)量的數(shù)控程序是必不可少的。這是因?yàn)閿?shù)控加工程序不僅包括零件的工藝過程，還包括刀具的形狀和尺寸、切削用量、加工方式等工藝信息。對(duì)于簡(jiǎn)單的模具零件，通常采用手工編程的方法，對(duì)于復(fù)雜的模具零件，往往需要借助于CAM軟件編制加工程序，如UG、MasterCAM等。無論是手工編程，還是計(jì)算機(jī)輔助編程，在編制加工程序時(shí)，只有選擇了合理的工藝參數(shù)，才是編制高質(zhì)量加工程序的前提。現(xiàn)以某頭盔類模具零件的加工，來介紹數(shù)控設(shè)備MasterCAM編程中工藝參數(shù)選擇及應(yīng)當(dāng)關(guān)注的幾個(gè)管理上的問題。

二、零件的加工工藝分析

在運(yùn)用MasterCAM對(duì)零件進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)編程前，首先要對(duì)零件進(jìn)行加工工藝分析，確定合理的加工順序，在保證零件的表面粗糙度和加工精度的同時(shí)，要盡量減少換刀次數(shù)，以提高加工效率和減少累計(jì)誤差的發(fā)生。同時(shí)還要充分考慮零件的形狀、尺寸和加工精度，以及零件剛度和變形系數(shù)等因素。做到先粗加工后精加工；先加工主要表面后加工次要表面；先加工基準(zhǔn)面后加工其他表面。

由于頭盔成形模是凹模，上下模合模時(shí)要求間隙必須均勻，間隙公差要求在±0.05 mm，零件型腔表面粗糙度要求為Ra0.8。所以，在加工中要有粗、精加工之分，以保證精度要求。由于零件的型腔深度比較深，有140 mm深，所以對(duì)刀具有一定要求，例如，需要?jiǎng)傂院茫行Ъ庸らL(zhǎng)度應(yīng)超過140 mm的刀具。

三、編制刀具路徑

編制刀具路徑包括加工方式選擇，加工刀具選擇，加工刀具參數(shù)設(shè)定，加工參數(shù)設(shè)定，以及工件設(shè)定等。下面重點(diǎn)就型腔的曲面加工加以說明。

1.粗加工凹腔曲面

（1）粗加工刀具選擇。頭盔成型模凹模是一個(gè)類似球形的大凹腔，由于是粗加工，所以需要先去除大量的余料。粗加工刀具有以下兩種選擇方式。

①選用平銑刀，因其刀口處刃口單薄，容易磨損，且加工效率低，故不適于粗加工。

②選用圓鼻刀，與平銑刀相比圓鼻刀可以留下較為均勻的精加工余量，且剛性較好，刀刃不易磨損，也對(duì)后續(xù)加工十分有利。根據(jù)形狀特征，考慮到切削效率和刀具在加工中需有讓刀等情況，特選用的刀具為40 mm的圓鼻刀

（2）粗加工方式選擇。由于待加工零件是凹模，加工時(shí)不能將圓鼻刀當(dāng)作鉆頭用，故在進(jìn)行這一工序前，需先安排在下刀點(diǎn)鉆孔，孔的直徑應(yīng)大于或等于圓鼻刀的直徑，然后選擇在孔位處下刀進(jìn)行粗加工。針對(duì)此零件粗加工選用的是曲面挖槽粗加工的特點(diǎn)，因此曲面挖槽粗加工可有兩種下刀方式，即直接垂直下刀和螺旋式下刀。由于第一種方式相對(duì)后一種來說，具有路徑清晰，走刀路徑短，下刀切入點(diǎn)容易控制等優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)選擇第一種下刀方式。

2.精加工凹腔曲面

（1）精加工刀具選擇。要保證曲面精加工光滑，等高外形精加工需選用球頭銑刀。但由于曲面的曲率不同，造成走刀行距不均勻，而出現(xiàn)加工后的曲面粗糙度不同；平行式精加工可選用圓鼻刀或平銑刀，從加工效率角度考慮，平行式精加工路線簡(jiǎn)潔，且走刀行距均勻，比較適合曲率小的曲面加工。總而言之，曲面加工的方式選擇還要視工件的形狀和精度來定。例如，由于零件型腔的最小R是5 mm，所以只能選擇直徑10 mm或者以下的刀具。為此，根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，以及保證零件表面紋路的一致性等，最終決定選擇10 mm的球頭銑刀進(jìn)行曲面精加工。

（2）精加工方式選擇。曲面精加工方式有好幾種，但一般多選用等高外形精加工和平行式精加工。等高外形精加工比較適于陡峭曲率大的曲面加工，而平行式精加工則適于平緩曲率小的曲面加工。從零件的形狀分析可知：零件型腔的上半部分多為坡度比較陡的曲面，下半部分則為坡度比較緩的曲面，所以先用等高外形精加工方式加工上半部分，然后再用平行式精加工方式加工下半部分，這樣對(duì)零件的表面質(zhì)量和加工時(shí)間都是有利的。

3.加工其余槽腔和孔

由于零件上還有8個(gè)開口槽和兩個(gè)定位孔，為此，根據(jù)槽及孔的特點(diǎn)決定選用外形銑削的方式來進(jìn)行加工。加工方式這里不做贅述。

四、零件的加工仿真

設(shè)置好加工路徑后，就可以利用MasterCAM系統(tǒng)提供的零件加工模擬功能，既能觀察切削加工的全過程情況，并用來檢測(cè)工藝參數(shù)的設(shè)置是否合理，零件在數(shù)控實(shí)際加工中是否存在干涉，還能考證設(shè)備的運(yùn)行動(dòng)作是否正確，實(shí)際零件是否符合設(shè)計(jì)要求等。不但省去了在實(shí)際生產(chǎn)中的試切削等過程，極大降低了材料消耗，又大幅度提高了生產(chǎn)效率。

五、生產(chǎn)數(shù)控加工指令代碼及程序傳輸

通過計(jì)算機(jī)模擬數(shù)控加工，確認(rèn)符合加工要求時(shí)，就可以利用MasterCAM的后置處理程序來生成NCI數(shù)控代碼或NC數(shù)控代碼，MasterCAM系統(tǒng)本身提供了百余種后置處理PST程序。對(duì)于不同的數(shù)控設(shè)備來說，它們的數(shù)控系統(tǒng)可能各不相同，因此選用的后置處理程序也就不太一樣。為此，必須根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)及機(jī)床功能等，選用相對(duì)應(yīng)的后置處理程序，后置處理生成的NC數(shù)控代碼經(jīng)適當(dāng)?shù)男薷暮螅绻軌蚍蠑?shù)控設(shè)備的相關(guān)程序及功能要求后，就可以輸入到設(shè)備中和進(jìn)行相關(guān)的數(shù)控加工等工作。

六、結(jié)束語

采用CAM軟件不但能方便地進(jìn)行零件的數(shù)控加工編程，并迅速自動(dòng)生成數(shù)控加工程序，而且大大縮短了編程時(shí)間。模具零件數(shù)控編程具有很大的靈活性，只要人們能夠正確理解以上工藝參數(shù)，并在實(shí)踐中不斷的進(jìn)行摸索和總結(jié)，能夠根據(jù)數(shù)控設(shè)備的軟件程序及功能特點(diǎn)等進(jìn)行全方位思考，就一定能編制出高質(zhì)量的加工程序，充分發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的應(yīng)有功效，加工出高質(zhì)量和符合要求的模具零件來。