桂林福达股份有限公司 541100
摘要： 本文主要介绍使用powermill编程软件加工汽车曲轴锻模的编程工艺思路，以W04D-8000T终锻上模编程为例。介绍应用powermill软件对汽车曲轴锻模的编程工艺规划，并说明数控编程中加工策略的选择机参数设定。
关键词：锻造模具 powermill编程 数控加工 加工工艺 加工策略
引言
桂林福达股份公司核心业务是汽车零部件的生产与销售，主要生产企业均为国家高新技术企业，拥有汽车曲轴及离合器制造技术国家地方联合工程研究中心、广西汽车传动系统、关键零部件研发工程实验室和100余项发明专利和实用新型专利。主要产品有发动机曲轴、汽车离合器、汽车齿轮等。福达模具分公司主要负责各公司的模具、工装、检具、配件的生产。所使用的编程软件为powermill。数控机床有加工中心、数控龙门铣床、德玛吉。
1、锻造模具的数控加工工艺和powermill模拟加工流程
以公司的WO4D-8000T（如图1）汽车曲轴锻造模具，介绍使用powermill软件编程，锻造模具在数控加工中心上的工艺流程和编程策略。
图（1）
2、加工工件的特点分析
汽车曲轴锻造模具与一般的零件模具相比。具有体积大、工作行面复杂、自由曲面多，型腔深度深，制造周期长，模具制造成本高等特点。因此有计划的对模具加工进行工艺规划十分总要。
3、数控编程的工艺规划
针对锻模的特点和技术要求，一般只对模具型腔进行数控加工，而模具的外形通过普通龙门铣加工即可。模具的整个加工流程：毛坯--钻起吊孔-开粗-热处理-精加工-铣外形-打磨-送检。
以W04D-8000T模具的终锻上模为例，模具的材料是5CrNiMo，模具根据造型选择毛坯尺寸为：1180*430*305 MM，需选择三菱M70加工中心机床加工。
（1）将W04D终锻上模造型导入powermill软件。检查造型是否完好，有无破面、漏面情况。
（2）、确定加工坐标系。模具的摆放方向、基准。数控加工编程时选择主轴颈中心为加工坐标。这样有利于在加工出发现问题。以后做补焊模具时也方便对刀。
（3）建立刀具。根据公司现有刀具，powermill中建立相应刀具，如图（2），分析模具最R角值。以确定最小用到的刀具是多少。W04D终锻上模最小R角为R3，使用最小刀具为D6R3。
图（2）
（4）、数控加工工序设置。根据模具的形状特点，工艺的要求和精度要求。灵活的选择加工方式和加工参数进行数控模拟加工。加工工序一般可分为：粗加工-半精加工-精加工-清根精加工工序。
（A）粗加工。由于新买回来的模具毛坯未经过热处理，为保证模具的使用寿命。先对模具进行粗加工工序。模具进行粗加工的模具型腔、顶面、底面、外形基准各留2MM余量。开粗后热处理对模具型腔表面均价，材料有更好的改善。模具寿命加长。在开粗的选择D50R5刀具加工型腔和仓部，采用模型区域清除策略加工。余量为2MM行距为35mm，每次下刀量为0.45mm，转速1200，进给量3500.切屑方向为协向。 如图（3）
图（3）
二粗采用模型残留区域清除策略，使用D25R5刀具加工。余量为2MM，行距为15mm，每次下刀量为0.3mm，转速1800，进给量3200.切屑方向为第一选择为斜向下刀。第二选择为水平。三粗采用模型残留区域清除策略，使用D16R4刀具加工。余量为2MM，行距为10mm，每次下刀量为0.25mm，转速2500，进给量2500.切屑方向为第一选择为斜向下刀。第二选择为水平。模具经过以上D50R5-25R5-D16R4刀具加工后，模具仓部面和大体型腔形状已加工出来。如图（4）
图（4））加工效果图
（B）背面顶杆孔的加工。由于背面顶杆孔工艺要求尺寸不高。开粗时可不留余量一步精加工一步到位加工。用D25R5刀具加工沉头孔深40MM，用D39 T形刀具加工卡簧槽位置。用到Drill-20的钻头在孔位置打点，以便钻床定位钻孔。如图（5）
图（5）
（C）半精加工。模具经过钻孔、热处理工序后回来的半精加工。半精加工是介于粗加工和精加工之间的一个过渡工序。其目的是保证精加工时余量均匀有效的保证刀具使用寿命。加工策略可选用等高、最佳等高、三维偏置加工方式。在此加工中选择等高加工加工型腔，加工刀具排序D25R5-D16R4-D10-D8-D6。使用D25R5刀具加工。加工策略选择等高加工，余量为0.13MM，公差0.03，每次下刀量为0.3mm，转速1800，进给量3000.切屑方向为第一选择为协向下刀。使用D16R4刀具加工时。加工策略选择模型区域残留加工，（用此策略的好处就是产生的刀路整齐，空刀少，跳刀少，加工效率高，前提是需要做D25R5的模型区域加工刀路，以便的D16R4刀具参考）余量为0.13MM，公差0.03，每次下刀量为0.3mm，转速1800，进给量3000.切屑方向为第一选择为协向下刀，第二选择为水平。使用D10刀具加工。加工策略选择模型区域残料加工，余量为0.13MM，公差0.03，每次下刀量为0.2mm，转速3500，进给量2000.切屑方向为第一选择为协向下刀，第二选择为水平。使用D8\D6刀具加工。加工策略选择等高加工，余量为0.13MM，公差0.03，每次下刀量为0.12mm，转速5000，进给量1800.切屑方向为第一选择为协向下刀，第二选择为水平。使用D8R4刀具加工。加工策略选择等高加工，余量为0.06MM，公差0.03，每次下刀量为0.25mm，转速5000，进给量2500.切屑方向垂直圆弧。经过D25R5-D16R4-D10-D8-D6-D8R4刀具加工后，模具型腔剩余余量基本达到均匀。如图（6）
图6
（D）精加工。精加工是实现产品最终形状最关键的一步，模具的表面质量和尺寸精度都是由该工序保证的。精加工的基本要求是要获得很高的精度、光滑的表面质量，轻松实现精细区域的加工。为了实现这个目的加工时应采用较小的切削量、较高的切削速度。在加工中使用三维偏置精加工策略。刀具选用D8R4球头刀具，公差0.01mm余量0mm，行距0.15mm如图（7）
图（7）
（E）精清角。精加工后，再模具圆弧处可能还会有较小的加工余量，对于这些局部位置还要进行清角加工，因前面半精加工时，刀具已使用D6刀具加工过使所以清角清角精加工可一次加工完成。精清角一般采用自动清角策略或多笔清角策略。本实例选择D6R3球头刀具，使用自动清角策略。公差0.01mm，余量0mm，分界值65度。残留高度0.01mm，参考上一把刀具D8R4，重叠1mm。
（F）加工策略的参数设置，参数设置包括边界、毛坯深度、安全高度、不安全移除段、进退刀等的设置。
（G）生成刀具加工轨迹，检查刀路，对一些不合理的刀路修改，完善，避免因程序问题出错。powermill具有可视化的加工仿真模拟功能，可直观的查看刀具路径在模拟机床上的加工情况，能检查过切、刀具碰撞等切
削情况。避免了模具、刀具、机床的损坏，提高刀路轨迹的安全性。
（H）后处理NC代码。产生完毕一系列的加工程序后，经过模拟仿真和检查。确定无误后，将刀具路径按其在CNC机床上的加工顺序排序，然后通过powermill提供的后处理器选择后处理文件，自动后处理到指定的文件夹。
（I）制作CNC加工程序清单。加工程序清单是指导CNC操作员加工模具的工艺文件。清单内容体现了模具型号、名称、加工性质、编制人员、对刀方式、加工顺序、刀具、加工深度、程序和图档的路径。如图（8）
图8
4 总结：通过对W04D-8000T终锻上模的在powermill软件编程工艺制定，规范模具编程流程，对模具加工中使用到的加工策略参数进行统计，分析，实验验证。并制作成编程工艺手册。编程工艺手册包括了刀具参数表、模具开粗、精加工工、powermill策略参数设置，一些易错问题的汇总。有了编程工艺手册对编程提高编程效率，对模具加工思路清晰即使新员工也能快速的学会编程。避免了因编程流程不统一，不规范导致模具加工错误、效率低。制定了模具编程加工工艺流程后，程序质量得到了更好的保障，提高了编程效率。
参考文献：
[1]黄雁彬.基于知识的注塑模具设计若干技术研究[J]. 科技创新与应用，2014，27：91
[2]沈健民.大型注塑模具设计经验与技巧[J].工程塑料应用，2012，11：52-56
论文作者:周培松
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/8/14
标签：加工论文; 刀具论文; 模具论文; 策略论文; 量为论文; 切屑论文; 余量论文; 《基层建设》2018年第21期论文;