眾所周知，在借助CAM軟件進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，工藝參數(shù)的選擇十分重要，它不僅對(duì)被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機(jī)床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。本文作者針對(duì)模具零件的特點(diǎn)，分析了模具零件數(shù)控銑削加工編程中工藝參數(shù)的選擇對(duì)加工質(zhì)量的影響，并結(jié)合實(shí)際介紹了模具數(shù)控加工中CAM編程時(shí)工藝參數(shù)的設(shè)定方法和原則。

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，而且還包括刀具的形狀和尺寸、切削用量、走刀路徑等工藝信息。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Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等。無論是手工編程或計(jì)算機(jī)輔助編程，在編制加工程序時(shí)，選擇合理的工藝參數(shù)，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。

二、刀具的選擇

    在模具型腔數(shù)控銑削加工中，刀具的選擇直接影響著模具零件的加工質(zhì)量、加工效率和加工成本，因此正確選擇刀具有著十分重要的意義。在模具銑削加工中，常用的刀具有平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等，如圖1所示。

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圖1 刀具定義

    在模具型腔加工時(shí)刀具的選擇應(yīng)遵循以下原則：

    1.根據(jù)被加工型面形狀選擇刀具類型

    對(duì)于凹形表面，在半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)選擇球頭刀，以得到好的表面質(zhì)量，但在粗加工時(shí)宜選擇平端立銑刀或圓角立銑刀，這是因?yàn)榍蝾^刀切削條件較差；對(duì)凸形表面，粗加工時(shí)一般選擇平端立銑刀或圓角立銑刀，但在精加工時(shí)宜選擇圓角立銑刀，這是因?yàn)閳A角銑刀的幾何條件比平端立銑刀好；對(duì)帶脫模斜度的側(cè)面，宜選用錐度銑刀，雖然采用平端立銑刀通過插值也可以加工斜面，但會(huì)使加工路徑變長(zhǎng)而影響加工效率，同時(shí)會(huì)加大刀具的磨損而影響加工的精度。

    2.根據(jù)從大到小的原則選擇刀具

    模具型腔一般包含有多個(gè)類型的曲面，因此在加工時(shí)一般不能選擇一把刀具完成整個(gè)零件的加工。

    無論是粗加工還是精加工，應(yīng)盡可能選擇大直徑的刀具，因?yàn)榈毒咧睆皆叫。�加工路徑越長(zhǎng)，造成加工效率降低，同時(shí)刀具的磨損會(huì)造成加工質(zhì)量的明顯差異。

    3.根據(jù)型面曲率的大小選擇刀具

    在精加工時(shí)，所用最小刀具的半徑應(yīng)小于或等于被加工零件上的內(nèi)輪廓圓角半徑，尤其是在拐角加工時(shí)，應(yīng)選用半徑小于拐角處圓角半徑的刀具并以圓弧插補(bǔ)的方式進(jìn)行加工，這樣可以避免采用直線插補(bǔ)而出現(xiàn)過切現(xiàn)象；在粗加工時(shí)，考慮到盡可能采用大直徑刀具的原則，一般選擇的刀具半徑較大，這時(shí)需要考慮的是粗加工后所留余量是否會(huì)給半精加工或精加工刀具造成過大的切削負(fù)荷，因?yàn)檩^大直徑的刀具在零件輪廓拐角處會(huì)留下更多的余量，這往往是精加工過程中出現(xiàn)切削力的急劇變化而使刀具損壞或栽刀的直接原因。

    4.粗加工時(shí)盡可能選擇圓角銑刀

    一方面圓角銑刀在切削中可以在刀刃與工件接觸的0~90°范圍內(nèi)給出比較連續(xù)的切削力變化，這不僅對(duì)加工質(zhì)量有利，而且會(huì)使刀具壽命大大延長(zhǎng)；另一方面，在粗加工時(shí)選用圓角銑刀，與球頭刀相比具有良好的切削條件，與平端立銑刀相比可以留下較為均勻的精加工余量，如圖2所示，這對(duì)后續(xù)加工是十分有利的。

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圖2 圓角銑刀與平端銑刀粗加工后余量比較

三、走刀方式和切削方式的確定

    走刀方式是指加工過程中刀具軌跡的分布形式。切削方式是指加工時(shí)刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)方式。在數(shù)控加工中，切削方式和走刀方式的選擇直接影響著模具零件的加工質(zhì)量和加工效率。其選擇原則是根據(jù)被加工零件表面的幾何特征，在保證加工精度的前提下，使切削時(shí)間盡可能短，切削過程中刀具受力平穩(wěn)。

    1.走刀方式

    在模具加工中，常用的走刀方式包括單向走刀、往復(fù)走刀和環(huán)切走刀三種形式，如圖3所示。其中，圖3a為單向走刀方式，在加工中切削方式保持不變，這樣可以保證順銑或逆銑的一致性，但由于增加了提刀和空走刀，切削效率較低。粗加工中，由于切削量較大，一般選用單向走刀，以保證刀具受力均勻和切削過程的穩(wěn)定性。圖3b是往復(fù)走刀方式，在加工過程中不提刀進(jìn)行連續(xù)切削，加工效率較高，但逆銑和順銑交替進(jìn)行，加工質(zhì)量較差。一般在粗加工時(shí)由于切削量大不宜采用往復(fù)走刀，而在半精加工和表面質(zhì)量要求不高的精加工時(shí)可選用往復(fù)走刀。圖3c是環(huán)切走刀方式，其刀具路徑由一組封閉的環(huán)形曲線組成，加工過程中不提刀，采用順銑或逆銑切削方式，是型腔加工常用的一種走刀方式。

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