基于UG模具成型部件CAM編程加工方式及刀路優(yōu)化

馬光全

摘要：模具成型部件的機(jī)械加工主要采用自動(dòng)編程（CAM）及數(shù)控銑削。粗加工編程以提高生產(chǎn)效率、余量均勻和減少刀具磨損為原則，進(jìn)行工序子類型選擇以及幾種切削模式和切削參數(shù)設(shè)置的比對與優(yōu)化;精加編程以產(chǎn)品表面質(zhì)量和精度等要求為原則，進(jìn)行工序子類型選擇以及各種切削參數(shù)、非切削參數(shù)對比及優(yōu)化。

Abstract： Automatic programming （CAM） and CNC milling are mainly used in the machining of mold forming parts. Rough machining programming is based on the principle of improving production efficiency， uniform allowance and reducing tool wear. The process subtype selection and the comparison and optimization of several cutting modes and cutting parameter settings are carried out. Precision programming is based on the requirements of product surface quality and precision.Select the sub-type of process， compare and optimize various cutting parameters and non-cutting parameters.

關(guān)鍵詞：切削模式;切削參數(shù);切削方向;進(jìn)刀;重疊距離

Key words： cutting patterns;cutting parameter;cutting direction;advancement;overlap distance

中圖分類號(hào)：TG547;TG76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2020）20-0089-02

0? 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，模具CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計(jì)與制造中得到普遍應(yīng)用。在模具制造方面，數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)CAM及數(shù)控加工淘汰了傳統(tǒng)的手工加工，改變了以往的粗放型的低精度、低質(zhì)量模式，轉(zhuǎn)向數(shù)字化信息的高質(zhì)量、高精度生產(chǎn)模式[1]。

模具主要成型部件包括型腔、型芯和滑塊等，零件表面由平面、曲面組成，尤其適合采用CAM自動(dòng)編程及數(shù)控加工。機(jī)械加工工藝要求，保證零件質(zhì)量的前提下，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。在硬件上，涉及到機(jī)床、夾具、刀具的合理選擇，在工藝方面，涉及到加工方式、加工路線的優(yōu)化，及切削參數(shù)的合理確定。

圖1所示，為時(shí)間顯示器的殼體注塑模具的型芯，材質(zhì)P20。毛坯為6面磨削精料，其數(shù)控加工工藝過程為型腔銑-深度輪廓銑-底壁加工-定位鉆-鉆孔-鉸孔。我們這里主要闡述基于UG NX10.0模具型芯CAM中型腔銑和深度輪廓銑加工方式及刀路優(yōu)化。

1? 粗加工加工方式及刀路優(yōu)化

模具零件的粗加工，俗稱開粗，根據(jù)機(jī)床的剛性、功率和刀具耐用度等，合理選擇加工工藝和切削參數(shù)，追求在較短的時(shí)間內(nèi)去除多余的金屬材料，余量合理并盡可能均勻，避免下個(gè)工步刀具崩刃、折斷等損壞，工序類型主要采用輪廓銑（Mill-contour），工序子類型主要采用型腔銑（Cavity-mill）。

型腔銑切削模式：跟隨部件、跟隨周邊、輪廓、擺線、單向、往復(fù)、單向輪廓。最常用的是跟隨部件、跟隨周邊和往復(fù)。

1.1 跟隨周邊? 跟隨周邊優(yōu)點(diǎn)是刀路較整齊（見圖2（a））、用時(shí)較短（見表1），缺點(diǎn)是有可能會(huì)出現(xiàn)中間空刀，容易形成島，故跟隨周邊切削模式，應(yīng)設(shè)置島清理，操作如下：切削參數(shù)-策略-切削-壁-島清跟勾選，壁清理-自動(dòng)[2]。

切削方向選擇順銑。數(shù)控銑床工作臺(tái)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是滾珠絲杠，螺母絲杠之間不存在間隙，采用順銑不會(huì)產(chǎn)生工作臺(tái)竄動(dòng);順銑相對于逆銑，特點(diǎn)是刀具磨損較小、切削順暢不打滑、加工表面質(zhì)量較好。若因某些原因，機(jī)床絲杠螺母有間隙，順銑易引起工作臺(tái)竄動(dòng)，損壞刀具和影響加工質(zhì)量，則應(yīng)選用逆銑，工件表面有硬皮或表面粗糙的毛坯，開粗應(yīng)采用逆銑。

切削順序，若多腔或有不相連的凹槽，應(yīng)選深度優(yōu)先，以減少空行程，減少加工時(shí)間。

刀路方向，選擇向內(nèi)。

1.2 跟隨部件? 跟隨部件切削模式優(yōu)點(diǎn)是無殘余量、安全可靠，缺點(diǎn)是抬刀和空行程較多，路徑顯得較為零亂，見圖2（b）和圖2（c）。若切削參數(shù)對話框里-連接-開放刀路-變換切削方向，意味著順銑、逆銑切削方向都存在，刀軌路徑較短（見圖2（c）），切削時(shí)間較“保持切削方向”短，見表1。

1.3 往復(fù)? 往復(fù)加工模式，順銑逆銑各一半，若沒有勾選壁清理或添加精加工刀路，留下余量不均勻，較多殘余量影響后續(xù)工序，見圖3（a），因此需要如下設(shè)定：切削參數(shù)-策略-切削-壁-壁清理（在終點(diǎn)）或切削參數(shù)-策略-精加工刀路，勾選添加精加工刀路，其加工路刀路，見圖2（d）和圖2（e），刀路凌亂且較長，加工時(shí)間相對來說更長（見表1）;其效果見圖3（b）和圖3（c）。加工效果與跟隨部件、跟隨周邊相仿。

綜上，此零件粗加工型腔銑切削模式采用跟隨周邊，切削方向采用順銑較合理。

2? 精加工加工方式及刀路優(yōu)化

此零件精加工，陡峭面采用深度輪廓加工工序（Zlevel Profle），平面采用底壁加工工序（因工藝相對容易保證，不闡述）。輪廓精加工工藝要求保證精度和表面質(zhì)量，避免過切、讓刀、撞刀和接刀痕跡[3]。

切削參數(shù)方案①：策略-切削方向：混合;切削順序：始終深度優(yōu)先;延伸路徑：在邊上延伸;連接-層之間-層到層-直接對部件進(jìn)刀;切削參數(shù)方案②：策略-切削方向：順銑;切削順序：始終深度優(yōu)先;延伸路徑：在邊上延伸;連接-層之間-層到層-使用轉(zhuǎn)移方法;更多-下限平面-下限平面選項(xiàng)-（選擇）使用繼承的[4];順銑零件加工質(zhì)量好，刀具磨損小，刀具耐用度高，建議采用順銑，因此采用切削參數(shù)方案②。同時(shí)設(shè)置拐角-圓弧上進(jìn)給調(diào)整-（選擇）在所有圓弧上（設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)值），拐角-拐角處進(jìn)給率減速-（選擇）減速距離（設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)值），避免過切與讓刀。

非切削參數(shù)方案：轉(zhuǎn)移/快速-安全設(shè)置-安全設(shè)置選項(xiàng)-（選擇）使用繼承的;進(jìn)刀-開放區(qū)域-進(jìn)刀類型-（選擇）圓弧;退刀-與進(jìn)刀相同;起點(diǎn)鉆點(diǎn)-重疊距離-重疊距離-輸入3mm，區(qū)域起點(diǎn)-（選擇）拐角，選擇點(diǎn)-指定點(diǎn)（指定點(diǎn)在圓弧切線處）[5]。創(chuàng)建刀路效果見圖4。

3? 結(jié)語

模具成型部件數(shù)控程序主要采用CAM編程，粗加工時(shí)，采用型腔銑加工工序，以生產(chǎn)效率、余量均勻、刀具耐用度等為參考，具體問題具體分析，選擇跟隨周邊切削模式，切削方向?yàn)轫樸?精加工時(shí)，根據(jù)零件的表面特征，采用深度輪廓加工模式，以保證精度和表面質(zhì)量為原則，為避免過切與讓刀，圓弧和拐角處降低進(jìn)給速度;為減少進(jìn)刀痕跡，進(jìn)刀點(diǎn)設(shè)置在拐點(diǎn)，采用圓弧進(jìn)刀和退刀，重疊距離設(shè)定3mm。

參考文獻(xiàn)：

[1]李麗萍.基于UGCAM的數(shù)控銑削加工解析[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化，2018，04：47-48.

[2]姚素芹，陳玉文.基于UG 型腔零件的數(shù)控銑削加工[J].模具制造技術(shù)，2017（8）：84-86.

[3]金霞.基于 UG/CAM模塊固定軸曲面輪廓數(shù)控銑的研究[J].機(jī)床與液壓，2007（11）：53-55.

[4]趙宏.CAM 軟件高速銑削刀路的平滑處理[J].機(jī)械制造，2018（3）：88-90.

[5]余國惠.UG編程刀路優(yōu)化技巧[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019（34）：83-85.