在人們?nèi)粘Ｉ钪�，塑料制品的�?yīng)用越來(lái)越廣，人們不僅看重塑料制品的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性，還希望塑料制品外觀簡(jiǎn)潔流暢、手感好。因此，我們?cè)谀＞咴O(shè)計(jì)中就要考慮到這些因素�，F(xiàn)在塑料制品的設(shè)計(jì)中有大量的曲面造型，運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械加手工的制模方法已經(jīng)很難保證模具的質(zhì)量，而數(shù)控技術(shù)、數(shù)控機(jī)床和CAD/CAE/CAM軟件的不斷發(fā)展，使得高速加工技術(shù)在模具制造中應(yīng)用得越來(lái)越廣泛。
在現(xiàn)代模具制造中，一般采用購(gòu)買標(biāo)準(zhǔn)模架的方式以縮短模具的制造周期。為了延長(zhǎng)模具的使用壽命、降低制造成本，可以選擇材料為45#鋼的標(biāo)準(zhǔn)模架，在模架中放置材料為模具鋼的型芯鑲塊。本文以吹風(fēng)機(jī)外殼模具的型芯鑲塊加工為例，介紹CAM技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用。
一、創(chuàng)建三維模型
創(chuàng)建吹風(fēng)機(jī)外殼三維模型，如圖1所示。模具型芯鑲塊零件如圖2所示。毛坯是將鑲塊圖的底面通過(guò)拉拔的方式產(chǎn)生的，高度應(yīng)超過(guò)鑲塊最高面2mm作為加工余量，以保證最高面的加工質(zhì)量。
圖1 吹風(fēng)機(jī)外殼零件圖
圖2 模具型芯鑲塊零件圖
二、制造加工工藝流程的制定
在Delcam中，單擊模塊應(yīng)用命令，進(jìn)入PowerMILL對(duì)話框制定工藝流程：
(1)根據(jù)零件的三維模型選擇合適的加工模式；
(2)確定加工坐標(biāo)系，選擇刀具的切削方式和工藝參數(shù)；
(3)選擇加工步驟，產(chǎn)生CLSF刀具源文件；
(4)依據(jù)機(jī)床類型選擇后處理文件，生成NC加工程序；
(5)傳輸NC加工程序至機(jī)床；
(6)選擇夾具，安裝工件，確定機(jī)床加工坐標(biāo)系進(jìn)行加工。
DELCAM軟件提供的加工模式主要有：
(1)2.5D區(qū)域清除模式，包括偏置區(qū)域清除特征設(shè)置、輪廓區(qū)域清除設(shè)置和平行區(qū)域清除特征設(shè)置三種模式；
(2)偏置區(qū)域清除模型、輪廓區(qū)域清除模型和平行區(qū)域清除模型三種模式；
(3)常用精加工模式，包括三維偏置精加工、等高精加工、偏置區(qū)域清除模型、最佳等高精加工、輪廓區(qū)域清除模型、平行區(qū)域清除模型和平行精加工七種模式；
(4)精加工加工模式包括PLANER_MILL(平面加工模式)、CAVITY_MILL(穴型加工模式)和FIX_CONTOUR(三軸連續(xù)曲面加工模式)三種。
三、加工工序的設(shè)置
1.模具毛坯的加工
模具型芯鑲塊毛坯材料是40Cr，加工量比較大，采用分層進(jìn)給銑削方式可以減小機(jī)床負(fù)荷，延長(zhǎng)刀具使用壽命。
采用三維區(qū)域清除中的平行區(qū)域清除模型加工模式，選取圖3所示的實(shí)體模型，BLANK GEOMETRY(毛坯外形)選取由鑲塊底面面拉拔所形成的實(shí)體，選擇FLLOW PART(依零件外形加工)切削模式，加工出零件的大致外形。刀具選擇硬質(zhì)合金涂層銑刀φ10(r0.5)，轉(zhuǎn)速5900r/min，進(jìn)給速度700mm/min，每層切深1mm，刀具進(jìn)給百分比為90%。
圖3 毛坯加工刀路圖
為了減小刀具磨損，刀具下刀方式采用直線進(jìn)刀，在毛坯上應(yīng)留有預(yù)鉆孔。預(yù)鉆孔的位置以不影響加工質(zhì)量為前提，可以自行設(shè)置。
2.型芯表面加工
因?yàn)樵赑owerMILL加工模式中，分層加工立銑刀會(huì)留有階梯狀刀痕，所以我們一般在初步加工過(guò)曲面后再采用精加工的加工方式精修曲面和所有邊角，以提高工件的表面質(zhì)量。
在使用最佳等高精加工模式中選擇型芯的表面為加工區(qū)域，刀具選擇硬質(zhì)合金涂層銑刀φ6(球刀)，轉(zhuǎn)速8000r/min，進(jìn)給速度700mm/min，刀具進(jìn)給百分比為85%。
3.進(jìn)風(fēng)口加工
如圖4所示，由于進(jìn)風(fēng)口為狹長(zhǎng)型小平面，尺寸較小，所以在前兩道工序中無(wú)法完成。采用平行加工模式，選擇ZIG_ZAG(平行精加工走刀)切削模式。因?yàn)楫?dāng)采用這種切削方式時(shí)，Delcam軟件所創(chuàng)建的刀具路徑將以相互平行且連續(xù)不提刀的方式產(chǎn)生，此時(shí)它是最經(jīng)濟(jì)、最節(jié)省時(shí)間的方式。
圖4 型芯表面加工刀路圖
影響模具制品外觀質(zhì)量的一個(gè)重要因素是模具的圓倒角和拐角，注意不能使用相同直徑的刀具直接加工。如果使用這種方法，則刀具直接切進(jìn)尖銳拐角，使刀具負(fù)荷急劇增加而發(fā)生震跳，影響加工表面外觀質(zhì)量和精度。應(yīng)選用直徑小于圓倒角幾何尺寸70%的刀具，采用自動(dòng)清角加工或者使用多筆清角加工，使拐角處的刀具路徑更加平順，從而降低刀具負(fù)荷。
在PLANER_MILL加工模式中選擇進(jìn)風(fēng)口的表面為加工區(qū)域，刀具選擇φ1.2硬質(zhì)合金銑刀，轉(zhuǎn)速20000r/min，進(jìn)給速度600mm/min，每層切深0.2mm，刀具進(jìn)給百分比為70%,如圖5所示。
圖5 進(jìn)風(fēng)口加工刀路圖
4.按鍵孔加工
電吹風(fēng)按鍵孔為方形，在第二步加工過(guò)程中有φ6球銑刀切削不到的死角，而此型芯的按鍵表面與型腔的表面為曲面相接，為避免飛邊的產(chǎn)生，此處的表面精度要求很高，所以需要進(jìn)一步精修按鍵表面。
采用FIX_CONTOUR加工模式，選取按鍵區(qū)域的三維曲面為加工區(qū)域，選擇FOLLOW PART切削模式，刀具選擇φ1.5(r0.75)硬質(zhì)合金銑刀，轉(zhuǎn)速14854r/min，進(jìn)給速度297mm/min，刀具進(jìn)給百分比為10%，如圖6所示。
圖6 按鍵孔加工刀路圖
四、輸出應(yīng)用源程序
應(yīng)用PowerMILL加工模塊，產(chǎn)生NC程序，主要包括以下步驟：
(1)根據(jù)輸入的模型、定義的毛坯和刀具，選擇合理的加工策略生成刀具路徑；
(2)右鍵單擊生成的每個(gè)刀具路徑，在彈出的菜單中選擇“產(chǎn)生獨(dú)立的NC程序”；或者右鍵單擊PowerMILL瀏覽器中的“NC程序”，在彈出的菜單中選擇“產(chǎn)生NC程序”，然后右鍵單擊生成的每個(gè)刀具路徑，在彈出的菜單中選擇“增加到NC程序選項(xiàng)”；
(3)右鍵單擊生成的每個(gè)NC程序，在彈出的菜單中選擇“寫(xiě)入”；或者右鍵單擊PowerMILL瀏覽器中的“NC程序”，在彈出的菜單中選擇“全部寫(xiě)入”選項(xiàng)。
下面是根據(jù)以上步驟，輸出的該模型的NC程序。
五、結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明，Delcam提供的CAM高端技術(shù)可以根據(jù)零件的具體形狀選擇不同的加工模式以創(chuàng)建相應(yīng)的刀具路徑，對(duì)進(jìn)行復(fù)雜三維型面的數(shù)控加工，有著極高的加工效率和加工質(zhì)量，并能給企業(yè)帶來(lái)非常明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
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本文標(biāo)題：基于Delcam PowerMILL的數(shù)控加工技術(shù)在塑料模具制造中的應(yīng)用
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