汽車輪胎行業(yè)的發(fā)展日新月異，新產(chǎn)品層出不窮，輪胎模具是輪胎的重要工藝設(shè)備，對輪胎質(zhì)量起著決定性的作用。只有采用CAD/CAM技術(shù)，才能提高模具質(zhì)量和縮短加工周期。本文主要討論運用UG軟件的CAM功能模塊，結(jié)合輪胎模具的加工工藝特點，編制出合理有效的輪胎模具花紋塊的數(shù)控加工程序。

　　一、輪胎模具花紋塊數(shù)控加工工藝方案制訂

　　沈陽子午線輪胎模具有限公司加工輪胎模具花紋塊現(xiàn)有的CAD/CAM一體化的基本環(huán)境為：10套NX4軟件、2臺DMG 60 T五軸數(shù)控加工中心、1臺用于連接機床的PC機。其中NX軟件用于輪胎模具三維造型、刀位文件生成、NC代碼后處理、生成數(shù)控程序及切削仿真，車間PC用于把程序通過網(wǎng)絡(luò)傳入機床，數(shù)控機床用于加工輪胎模具鋼花紋塊產(chǎn)品。由于一個花紋塊由幾個節(jié)距排列而成，因此可先制定各個單節(jié)距的粗加工、半精加工及精加工的操作，再根據(jù)節(jié)距排列通過旋轉(zhuǎn)復(fù)制單節(jié)距的加工操作樣板生成整塊花紋塊的加工軌跡，再根據(jù)DMG 60 T機床的操作系統(tǒng)(Haidenhain)和機床結(jié)構(gòu)形式在NX軟件中運用Post Builder建立后處理文件，以便生成機床可識別的數(shù)控文件代碼。數(shù)控程序生成后，可通過網(wǎng)絡(luò)傳到車間微機，再通過RS232接口傳入DMG 60T五軸數(shù)控加工中心，進(jìn)行加工。因此，制訂花紋塊數(shù)控加工工藝方案如圖1所示。

圖1 輪胎模具花紋塊加工工藝方案

　　二、NX CAM加工花紋塊的數(shù)控編程

　　編制數(shù)控程序的關(guān)鍵是對加工操作模板4個父節(jié)點：加工坐標(biāo)系、刀具、切削參數(shù)及加工方法(粗加工/半精加工/精加工)的設(shè)置。

　　1.加工坐標(biāo)系的確定

　　NX提供了強大的坐標(biāo)系設(shè)定功能，它包括了絕對坐標(biāo)系、工作坐標(biāo)系WCS及加工坐標(biāo)系MCS。一個工件按裝夾工位不同可以設(shè)定多個加工坐標(biāo)系。建立加工坐標(biāo)系應(yīng)遵循的原則：一般與工件坐標(biāo)系一致;坐標(biāo)原點要定在操作者最易快速對刀的位置;對稱零件的坐標(biāo)原點應(yīng)選在對稱軸上。

　　此處我們把花紋塊在DMG 60 T數(shù)控機床上一次裝夾完成粗精加工，因此，輪胎模具花紋塊的加工原點設(shè)在整個花紋塊中心位于內(nèi)徑的柱面上。

　　2.刀具選擇

　　數(shù)控機床所用刀具按形狀可分為：盤狀銑刀、平底柱狀端銑刀、球頭柱狀端銑刀、R角柱狀端銑刀和球頭錐狀銑刀等。

　　盤狀銑刀主要用于切削試件的毛坯開粗加工和花紋塊兩個斜端面的加工，一般使用Φ66(R6)的刀具。

　　平底柱狀端銑刀主要用于花紋塊型腔的開粗加工、型腔底面的清根精加工等，一般使用Φ20、Φ16、Φ8、Φ6mm的刀具。

　　R角柱狀端銑刀主要用于花紋塊型腔側(cè)壁的半精加工，一般使用Φ10(R1)mm的刀具。

　　球頭柱狀端銑刀主要用于各型面的精加工、局部清根加工等，一般使用Φ10、Φ6、Φ2 mm的刀具。

　　3.加工參數(shù)的設(shè)置

　　加工中重要的切削參數(shù)有主軸轉(zhuǎn)速、走刀進(jìn)給速度、加工行距(殘留高度)和加工余量等，一般在選擇這些參數(shù)時即要考慮零件的加工精度又要考慮機床的加工效率。加工花紋塊一般采用的是：

　　◎Φ20mm粗加工：轉(zhuǎn)速為500r/min，行距為6mm，余量為1mm;

　　◎Φ10(R1)mm半精加工：轉(zhuǎn)速為6500r/min，行距為0.2mm，余量為0.1mm;

　　◎Φ10(R5)mm半精加工：轉(zhuǎn)速為6500r/min，殘留高度為0.01mm，余量為0.1mm;

　　◎Φ6(R3)mm精加工：轉(zhuǎn)速為8000r/min，殘留高度為0.005mm，余量為0mm;

　　◎Φ2(R1)mm清根加工：轉(zhuǎn)速為11000r/min，殘留高度為0.005mm，余量0mm。

　　4.花紋塊單節(jié)距的粗加工

　　首先導(dǎo)入含有所有節(jié)距的花紋塊主模型或根據(jù)已知條件建立花紋塊主模型如圖2所示，然后根據(jù)花紋筋形狀通過布爾運算建立單節(jié)距銑腔毛坯。一般采用層切的方式進(jìn)行單節(jié)距型腔的粗加工。因此在UG中選擇Cavity_mill型腔銑銑削加工子類型，選擇端銑刀做開粗加工，這是因為其抗力小，加工速度高。選擇銑腔毛坯的側(cè)壁和底面做為零件幾何體，并選擇銑腔毛坯作為毛坯(blank)，采用多層切削方式，根據(jù)刀具供應(yīng)商提供的切削參數(shù)設(shè)置每層切削深度及切削步距，采用螺旋進(jìn)刀方式以避免垂直下刀對刀具的沖擊，給定刀軸矢量方向，采用逆銑加工，生成粗加工刀具軌跡如圖3所示。

圖2 含所有節(jié)距的花紋塊主模型

圖3 單節(jié)距型腔粗銑刀具軌跡

　　5.花紋塊單節(jié)距的半精加工

　　余量均勻化是精加工的重要前提。經(jīng)過粗加工后，大部分余料已經(jīng)去除，但型腔型面上的余料為臺階狀，并不均勻，為使余量均勻并為后面的精加工做準(zhǔn)備，需進(jìn)行半精加工。型腔的半精加工可采用等高輪廓銑(ZLEVEL_PROFILE_STEEP)切削方法，分層加工，這種加工方法適用于加工較陡、較深的型面，等高切削可以使刀具手力均勻、震動小，在此處特別適于花紋筋側(cè)壁的半精加工，選擇直徑為10mm底部為R1的整體硬質(zhì)合金刀具，設(shè)置每層切削深度0.2mm，零件表面留有0.1mm的余量，生成花紋筋側(cè)壁的半精加工刀具軌跡如圖4所示。

圖4 單節(jié)距半精銑刀具軌跡

　　6.花紋塊的精加工

　　在精加工中易采用高的刀路密度，小的吃刀量，快速進(jìn)給來提高加工速度和型面精度。精加工時選擇可變軸輪廓銑(Variable Contour)，驅(qū)動方法可用曲面驅(qū)動(Surface)、邊界驅(qū)動(Boundary)等，加工精度通過殘留高度(Scallop)控制，設(shè)置該參數(shù)時既要考慮加工精度又要考慮加工效率。為了得到光順的花紋筋表面，精加工時應(yīng)盡量避免多次接刀，刀具則要選擇球刀，以包絡(luò)出光順的花紋筋表面。

　　以上各單節(jié)距的粗/半精/精加工刀具軌跡生成后，可根據(jù)花紋塊節(jié)距排列圖經(jīng)旋轉(zhuǎn)復(fù)制形成整塊花紋塊的粗/半精/精加工刀具軌跡。

　　將刀具軌跡優(yōu)化排列后，經(jīng)UG中設(shè)定的后置處理文件，生成機床可識別的數(shù)控代碼NC程序，即可用于數(shù)控加工。

　　三、結(jié)束語

　　應(yīng)用NX CAM進(jìn)行輪胎模具花紋塊的數(shù)控加工提高了模具加工精度和效率，為企業(yè)在激烈的市場競爭中贏得勝利提供了強有力的保障。