一、引言

　　PowerMILL是英國Delcam公司開發(fā)的一款獨立的3D加工軟件，其功能強 大，加工策略豐富，是C A M軟件技術(shù)中 最具代表性的，增長率最快的加工軟 件。可由輸入的模型快速產(chǎn)生無過切的刀具路徑，提供了從粗加工到精加工的 全部選項，加工策略非常豐富，而且專 業(yè)性強、自動化程度高、刀軌計算速度 快，對生成的加工軌跡可以進行仿真校 驗，以確保生成的數(shù)控加工程序準確無誤，特別適合模具加工，其廣泛的應用 在中國覆蓋件模具的制造企業(yè)。

　　下面結(jié)合喇叭安裝板拉延凸模的 加工，介紹P o w e r M I L L軟件在汽車覆蓋 件模具數(shù)控加工中的工藝規(guī)劃和編程策 略上的一些經(jīng)驗和方法。

　　二、三維數(shù)模的準備

　　汽車喇叭安裝板模具屬于汽車覆蓋件模具，其體積大、工作型面復雜、 自由曲面多、尺寸精度和表面質(zhì)量要求 高、制造周期長、加工精度要求高以及模具制造成本高等特點，這就對覆蓋件 模具的數(shù)控加工提出了更高的要求，因 此有計劃地對汽車覆蓋件模具加工進行 工藝規(guī)劃就顯得十分重要。汽車喇叭安 裝板拉延模具主要由拉延凹模，拉延凸模、壓邊圈和下模座組成，喇叭安裝板 拉延凸模和壓邊圈配合沿型面40m m厚(如圖1所示)。模具尺寸360×760，PowerMILL459，板料DC03，料厚t =0.8。其三維數(shù)模采用N X造型，數(shù)模以拉延 上模為基準(如圖2所示)，導出i g s文 件，導入PowerMILL進行編程。

　　三、喇叭安裝板拉延凸模數(shù) 控加工的工藝規(guī)劃

　　首先分析數(shù)模，此拉延凸模不僅型面復雜需要加工，而且拉延凸模與壓 邊圈配合沿型面40m m厚的輪廓也需要 加工。具體的工藝規(guī)劃如下。

　　(1)確定加工坐標系。

圖1 喇叭安裝板拉延凸模、壓邊圈和下模 座示意圖

圖2 喇叭安裝板拉延凸模

　　汽車覆蓋件產(chǎn)品的建模采用車身坐標系，覆蓋件模具建模采用模具坐標系，數(shù)控加工編程 時也采用模具坐標系，這樣有利于模具 加工時的定位和找正。安全高度設(shè)在 模具中心150m m處，加工開始點設(shè)置在(0，0，150)處。

　　(2)數(shù)控加工工序設(shè)置。加工工序 一般可分為：輪廓2D粗加工→粗加工→ 粗清角→半精加工→小刀粗清角(精加 工之前的清根)→精加工→精清角工序→輪廓2D精加工。

　　(3)刀具的選擇。數(shù)控加工刀具選 擇的總原則是適用、安全和經(jīng)濟。

　　(4)加工程序參數(shù)設(shè)置。包括加工 策略的選擇，切削參數(shù)的選擇，行距、公差、加工余量、下切步距、切入切出 和連接方式的設(shè)定等。

　　(5)生成刀位軌跡，進行刀具路徑 檢驗。

　　(6)通過宏路徑的PowerMILL Utilieies模塊生成工藝清單和程序的后置處理。

　　四、數(shù)控編程加工策略的選擇及加工參數(shù)的設(shè)置

　　1.輪廓2D分層粗加工

　　喇叭安裝板拉延凸模是澆注模 具，材料為M o C r鑄鐵，硬度H R C28， 澆注時澆注余量為10～12m m左右。2D 輪廓沿型面50m m厚，輪廓粗加工最好 分層加工，編程采用U G C A M平面銑的 輪廓銑或P o w e r M I L L的等高加工，選 用Φ 63R 8的牛鼻刀(圓角端銑刀)加 工，余量0.5m m，切削深度0.8m m，圓 弧進退刀。刀路如圖3所示。

　　2.型面粗加工

　　型面粗加工的目的在于從毛坯上 盡可能高效、大面積地去除大部分的余 量，粗加工時切削效率是主要的考慮 因素。因為喇叭安裝板拉延凸模的型 面比較復雜，采用偏置區(qū)域清除模型 加工策略可以獲得更符合模具型面的 加工模型。毛坯采用邊界毛坯，型面 基準為凹模，所以導入的三維數(shù)模通過P o w e r M I L L的缺省余量參數(shù)選擇對話框中：設(shè)置缺省余量為-0.9m m(料厚0.8+0.1=0.9m m)，再通過缺省余量數(shù) 據(jù)復制圖標產(chǎn)生拉延凸模數(shù)模，刀具采 用Φ 63R 8的圓角端銑刀，行距40m m， 下切步距0.8mm，加工余量0.6mm，在模 具中心上方斜線進刀，長短連接采用掠 過距離20mm等。開粗刀路如圖4所示。

　　3.二次開粗

　　殘留粗加工也就是我們常說的二 次開粗，其目的是去除粗加工時由于采 用大的刀具而在工件的凹角處留下的過 多余量。P o w e r M I L L的殘留粗加工能夠 自動無誤地識別上一刀的殘留量，對零 件進一步進行殘留粗加工以及對上次粗 切的優(yōu)化功能，上刀粗切中由于零件存 在非平面區(qū)域，那么就會留有臺階，使 殘留余量不盡均勻，系統(tǒng)可以判別，然后在層間切削盡可能使余量保持均勻， 這樣在半精加工前能獲得比較均勻的加 工余量，得到?jīng)]有走空刀的刀具路徑， 有利于提高半精加工的加工效率。喇叭 安裝板拉延凸模采用偏置區(qū)域清除模型 中的二次開粗，參考刀路為Φ 63R 8的 開粗刀路，刀具采用Φ 25R 5的圓角端銑刀，行距12m m，下切步距0.4m m，加工余量0.8m m，采用斜線進刀，長短連接 采用掠過距離20mm等。

　　4.半精加工前的粗清角

圖3 2D輪廓分層開粗刀路

圖4 邊界毛坯和偏置區(qū)域清除模型刀路

圖5 球刀B50的筆式清角刀路

　　主要針對模具的內(nèi)圓角(即凹R 部 位)清除多余廢料，有利于半精加工順 利進行，加工策略一般為筆式清角， 推薦使用同正式半精加工直徑相同的 刀具。喇叭安裝板拉延凸模采用球刀Φ 50R 25筆式清根，加工余量0.3mm，采 用垂直圓弧進刀，長短連接采用掠過距 離50mm。筆式清角刀路如圖5所示。

　　5.半精加工

　　半精加工是介于粗加工和精加工 之間的一個過渡工序，其目的是繼續(xù) 去除粗加工后留在模具表面的加工余 量，使精加工余量更小且比較均勻，便 于精加工時采用較小的切削量和較高的切削速度。半精加工一般都會分區(qū)采 用不同的加工方式，以提高效率。分區(qū) 時考慮區(qū)域之間要有覆蓋，因此要產(chǎn)生 接觸點邊界程序。本案例采用B50的球 刀，型面加工策略為平行精加工(切削 角度90°)方式，側(cè)面加工策略采用三 維偏置參考線方式加工，加工余量皆為0.3m m，平行加工步距為3m m，三維偏 置步距也為3m m。三維偏置刀路和平行 刀路編制結(jié)束后進行整合，整合后的刀 路如圖6所示。

　　6.精加工之前的清根

　　精加工之前的清根，是指在精加工 前，用比精加工所用刀具直徑小的刀具 加工半精加工后仍未加工到位的所有的 凹R 部位，盡可能減少精加工時凹R部位 的加工余量。本例中采用加工策略為筆 式清角，選用B20的球刀第一次清角， 加工余量為0.3，選用B30的球刀第二次 筆式清角，加工余量為0.1。采用垂直圓 弧進刀，長短連接采用掠過距離50mm。

　　7.精加工

　　精加工是實現(xiàn)產(chǎn)品最終形狀最關(guān) 鍵的一步，模具的表面質(zhì)量和尺寸精度 都是由該工序保證的。由于拋光余量 極少，因此在精加工后的表面應基本 沒有明顯刀痕，且尺寸基本到位。為 了實現(xiàn)這個目的，加工時應采用較小 的切削量和較高的切削速度。針對不同 的模具、不同的型面和不同的區(qū)域選用 不同精加工方式，精加工方式選擇是否合理直接影響著模具的表面質(zhì)量。本例中精加工針對不同區(qū)域采用不同的加工 方式，產(chǎn)品型面采用B30的球刀平行精 加工(切削角度90°)方式，側(cè)面也選 用B30的球刀，加工策略采用三維偏置 參考線方式加工，加工余量皆為0，平 行加工步距為0.7m m，三維偏置步距也 為0.7m m。目的就是在保證效率的前提 下，密化走刀軌跡，提高模具表面質(zhì) 量。三維偏置刀路和平行精加工刀路編 制結(jié)束后進行整合。刀路圖參照圖6， 加工方式和刀路與半精加工大體相同， 但精加工的步距和公差更小。

圖6 三維偏置刀路和平行刀路整合后的刀路

　　8.精清角

　　精加工后在模具凹R 處可能還會有 較小的加工余量，這些殘留余量如果沒 有銑削掉，將來對沖壓件的質(zhì)量會產(chǎn)生 影響，因此對這些局部位置還要進行清 角加工。通常精清角加工要分幾次來完 成，每次所使用的刀具依次按照從大到小順序選擇。精清角的加工策略一般采 用單筆清角、自動清角和多筆清角相結(jié) 合的方式。

　　本案例精清角加工過程如下：

　　第1次精清角加工，選用B16的球 刀單筆清角加工，公差0.02m m，余量0.3m m，切削方向順銑，垂直圓弧進 刀，長短連接采用掠過距離50mm;

　　第2次精清角加工，選用B16的球 刀自動清角加工策略，公差0.01m m， 余量0m m，殘留高度0.01m m，參考刀具B30的球刀;

　　第3次精清角加工，選用B10的球 刀單筆清角加工策略，公差0.02m m， 余量0.2mm，順銑，垂直圓弧進刀;

　　第 4 次 精 清 角 加 工 ， 選 用 B 1 0 球 刀多路清角策略，公差0.01m m，余量0m m，殘留高度0.01m m，參考刀具B16 的球刀;

　　第5和第6次精清角加工，選用B8和B4的球刀多路清角策略，公差0.01m m，余量0m m，殘留高度0.01m m， 參考刀具B10和B8的球刀。

　　9.輪廓2D精加工

　　喇叭安裝板拉延凸模和壓邊圈配 合沿型面40m m厚，配合間隙為3m m， 因此在型面加工結(jié)束后，必須對拉延 凸模的輪廓進行精加工，3m m間隙放在 壓邊圈上，所以拉延凸模輪廓精加工 余量為零。采用N X平面銑的輪廓銑精 加工輪廓，刀具采用D 41.9R 0端銑刀， 公差0.01mm，加工余量0mm，圓弧進退 刀方式。對于輪廓的局部小角落依次 用D 16R 0、D 10R 0和D 6R 0的端銑刀從大 到小依次局部精加工，局部角落用邊 界設(shè)定好。

　　10.刀具路徑檢驗

　　PowerMILL具有可視化的加工仿真模 擬功能，可直觀查看產(chǎn)生的刀具路徑在實 際情況下如何進行加工，檢查是否過切和 碰撞等。仿真時，系統(tǒng)將以中等速度動態(tài) 模擬完整的加工切削過程，便于編程人員 檢查加工過程的合理性與正確性。

　　11.通過PowerMILL Utilieies后處理 模塊生成工藝清單和NC程序

　　生產(chǎn)一系列刀具路徑，且經(jīng)過模 擬仿真和檢查確定無誤之后，需要將 這些刀具路徑按其在N C機床中的加工 順序排列，然后通過P o w e r M I L L提供的 PowerMILL Utilieies后處理模塊自動處 理后，即可生成工藝清單和N C程序。 工藝清單部分如圖7所示。

圖7 工藝清單

　　五、總結(jié)

　　對汽車覆蓋件模具的數(shù)控加工而言，P o w e r M I L L提供了豐富的加工功 能，計算速度快，完全防過切，后編輯功能特別強大，是一款非常適合覆蓋件模具制造的C A M軟件。通過對喇叭安 裝板拉延凸模數(shù)控編程的應用實踐， 歸納出使用PowerMILL加工汽車覆蓋件 模具的一般加工工序和常用的編程策 略，該方法均已通過生產(chǎn)實踐驗證， 切實可行，在汽車覆蓋件模具的數(shù)控 加工領(lǐng)域有一定的參考意義。