馬廷洪，韓亞軍

(重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院機(jī)電技術(shù)中心，重慶 永川 402160)

隨著我國世界制造工廠地位的確立，數(shù)控加工技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中以其高效率、柔性化的應(yīng)用而受到越來越廣泛的歡迎.數(shù)控加工就是把待加工零件的全部工藝過程、幾何和工藝參數(shù)編成數(shù)控程序.在數(shù)控編程中工藝問題處理的好壞，不僅會(huì)影響機(jī)床效率的發(fā)揮，而且將直接影響到零件的加工質(zhì)量，生產(chǎn)的效益.數(shù)控編程中的工藝處理有很大的靈活性，對(duì)于同一零件同一個(gè)問題，在工藝設(shè)計(jì)上可能有多種方案，必須具體問題具體分析，在保證加工的質(zhì)量優(yōu)、效率高、成本低等基本要求下，科學(xué)地、最優(yōu)化地設(shè)計(jì)數(shù)控加工工藝并編制加工程序.

本文以Cimatron E軟件為設(shè)計(jì)平臺(tái)對(duì)某塑料瓶的三維特征及工藝結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)［1］，并進(jìn)行數(shù)控加工生成刀具路徑.

1 瓶身凹模型腔的效果

某塑料瓶的瓶身如圖1所示，模具材料為塑膠模具鋼3Cr2Mo，型腔尺寸:高264mm，寬180mm，最大深度47mm.

2 數(shù)控加工工藝分析

數(shù)控加工工藝分4個(gè)流程，其具體加工方式和刀具參數(shù)如表1所示.

表1 工藝分析表

2.1 型腔粗加工

曲面挖槽粗加工主要目的是要求單位時(shí)間內(nèi)盡快地去除材料［2］，為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓.機(jī)床選用三軸聯(lián)動(dòng)加工中心，主軸類型為BT40，刀具選用Φ32R6的機(jī)夾式刀具，采用體積銑-粗加工環(huán)行銑的銑削方式，刀具路徑如圖2所示.

粗加工機(jī)床參數(shù)如圖3所示:切削速度為280m/min;主軸轉(zhuǎn)速 2800 r/min;機(jī)床進(jìn)給6000mm/min;空切速度為快速;進(jìn)刀速率為30%;切入進(jìn)給速率30%.

刀路主要參數(shù):采用螺旋式下刀，進(jìn)刀角度為5°;銑削方向?yàn)轫樸?安全高度絕對(duì)坐標(biāo)為50mm;背吃刀量(深度)0.6mm;側(cè)向步長20mm;預(yù)留余量0.8mm.

圖1 塑料瓶凹模型腔

圖2 粗加工刀具路徑

圖3 機(jī)床上設(shè)置的參數(shù)

2.2 型腔半精加工

半精加工主要目的是使工件輪廓平整，表面精加工余量均勻［3-5］，這對(duì)于模具加工尤為重要，因?yàn)樗鼤?huì)在精加工時(shí)引起刀具載荷的變化，而影響切削過程的穩(wěn)定性與表面質(zhì)量.機(jī)床為同一臺(tái)三軸聯(lián)動(dòng)加工中心，刀具選用Φ12R3的機(jī)夾式刀具，采用體積銑—二次開粗的銑削方式.

機(jī)床加工參數(shù)為:切削速度200m/min;主軸轉(zhuǎn)速5500 r/min;機(jī)床進(jìn)給1700mm/min;空切速度為快速;進(jìn)刀速率為30%;切入進(jìn)給速率為30%.

刀路主要參數(shù):安全高度絕對(duì)坐標(biāo)50mm;刀具定位為輪廓內(nèi)部;零件曲面?zhèn)缺诩庸び嗔繛?.2mm;零件曲面底面加工余量為0.2mm;曲面精度0.01mm;銑削方向選擇順銑;垂直步進(jìn)類型為可變，從圖4中可以看出刀具的局部走刀路徑.

圖4 二次開粗刀具路徑及局部放大視圖

2.3 型腔精加工

精加工主要目的是為了得到理想的尺寸，提高表面粗糙度.由于加工余量較小，所以盡量采用高速銑削以獲取更好的表面質(zhì)量，從圖5中可以看出刀具路徑非常的平緩.機(jī)床仍然選用三軸聯(lián)動(dòng)加工中心，刀具選用Φ6整體式合金球頭刀，采用曲面銑-層銑削方式銑削.

機(jī)床加工參數(shù):切削速度200m/min;主軸轉(zhuǎn)速12000 r/min;機(jī)床進(jìn)給2000mm/min;空切速度為快速;進(jìn)刀速率為30%;切入進(jìn)給速率70%;向下進(jìn)給速率100%.

刀路主要參數(shù):輪廓進(jìn)刀/退刀為切向;安全高度絕對(duì)坐標(biāo)50mm;刀具定位為輪廓內(nèi)部;零件加工余量為0;層間銑削選擇水平加工;為了能夠獲得更好的表面光潔度，側(cè)向步長給0.1mm;切削方向選擇順銑;銑削方向?yàn)橛蓛?nèi)向外.

2.4 清角加工

清角加工主要是清除前一刀路徑所殘留材料的刀具路徑，從圖6中可以清楚地看出這一點(diǎn).這時(shí)的刀具選用Φ6R0.5整體式環(huán)形刀，采用局部精銑加工—清根銑方式銑削.

機(jī)床加工參數(shù):切削速度80m/min;主軸轉(zhuǎn)速4500 r/min;機(jī)床進(jìn)給800mm/min;快速速率為30%.

刀路主要參數(shù):進(jìn)刀/退刀選擇優(yōu)化;安全高度絕對(duì)坐標(biāo)50mm;零件加工余量為0;二次開粗選項(xiàng)去掉“√”銑削方向選擇混合銑;前一把刀偏移量 1.0mm.

圖5 精加工刀具路徑及局部放大圖

圖6 清角加工路徑

2.5 后置處理

完成上面的編程后，可以通過后置處理得到需要的NC程序，根據(jù)機(jī)床的系統(tǒng)，選擇相應(yīng)的后處理文件，通過Cimatron E的后處理功能得到詳細(xì)的加工單，交付車間完成加工.

3 結(jié)語

本文利用Cimatron E的數(shù)控加工功能完成了產(chǎn)品的工藝分析與NC程序的輸出.數(shù)控加工路線的定制要針對(duì)產(chǎn)品的不同，合理地利用刀具、合理選擇機(jī)床才能制定出更好的加工路線，提高加工效率和加工精度.要正確處理好數(shù)控編程中程序優(yōu)化問題，除了扎實(shí)的加工工藝基礎(chǔ)外，還應(yīng)善于分析，從而利用所掌握的各項(xiàng)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，在實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高自己的程序編制水平.

［1］梁訓(xùn)瑄.飲料瓶凹模型腔高速銑削工藝與編程優(yōu)化［J］.機(jī)床商情，2010(11):88-89.

［2］金江.基于CAD/CAM的手機(jī)外殼數(shù)控加工［J］.重慶文理學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2009，28(2):20-23.

［3］王衛(wèi)兵.Cimatrong E模具設(shè)計(jì)與數(shù)控編程實(shí)例教程［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2005.

［4］衛(wèi)兵工作室.Cimatron E中文版數(shù)控編程入門與實(shí)例進(jìn)階［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2007.

［5］郭成操.機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2008.