我所在的公司是一家專業(yè)制造各類汽車塑料件模具的公司，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，在注塑模具的制造上有自己獨(dú)特技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和應(yīng)用，模具的制造技術(shù)也日新月異，我們公司在九十年代初開始應(yīng)用 CADCAM 技術(shù)于模具制造，取得了非常好的效果，深知 CADCAM 系統(tǒng)軟件對(duì)設(shè)計(jì)和制造的影響。通過實(shí)際應(yīng)用和比較，在原有軟件的基礎(chǔ)上我公司在 2000 年購買了英國(guó) Delcam 公司的 PowerSHAPE 和 POWERMILL 軟件，經(jīng)過這幾年在模具中的應(yīng)用， 提高了工作效率，縮短了模具制造時(shí)間，提高了加工質(zhì)量。

　　當(dāng)然任何軟件都有它的不足，而我們就應(yīng)該合理選擇，發(fā)揮軟件的最佳功能為工作服務(wù)。我經(jīng)過多年的應(yīng)用和比較，認(rèn)為 PowerSHAPE 和 POWERMILL 是很適合模具制造行業(yè)的。尤其是 PowerSHAPE 簡(jiǎn)捷的曲面造型技術(shù)和電極拆分，對(duì)加快分模和電極設(shè)計(jì)有較大的幫助。至于 POWERMILL 的安全、方便、快速的特點(diǎn)更是獨(dú)樹一幟 , 特別是 POWERMILL 的高速銑和五軸功能在業(yè)界的優(yōu)勢(shì)明顯。下面以近期某套模具為例介紹 PowerSHAPE 和 POWERMILL 軟件的一些應(yīng)用。

　　Delcam 提供 Windows 環(huán)境下、全中文用于復(fù)雜形體零件及模具設(shè)計(jì)、制造與測(cè)量 CAD/CAM 集成系統(tǒng)解決方案。下圖為產(chǎn)品的三維數(shù)據(jù)。

　　本產(chǎn)品為某新車型儀表臺(tái)上的控制器部面板，裝配關(guān)系復(fù)雜，表面有紋理要求。產(chǎn)品外形尺寸為 475 × 310 × 400 ，屬于典型的超深腔 ( 模具型腔深達(dá) 410mm) 加工，在加工工藝上要有特殊的要求才能完成模具的制造。由于要求從接到數(shù)據(jù)到首件合格樣件只有 100 天時(shí)間，經(jīng)過認(rèn)真考慮為了省出產(chǎn)品縫實(shí)體時(shí)間和大量電極的拆分與管理，我選擇 PowerSHAPE 分模， Powermill 進(jìn)行加工。

　　定模 動(dòng)模

　　在進(jìn)行分模時(shí)就要綜合考慮后續(xù)的加工工藝，電極的拆分。因?yàn)檫@種復(fù)雜模具的制造是不允許犯錯(cuò)誤的，特別是在設(shè)計(jì)階段，否則將造成不可挽回的損失。 PowerSHAPE 具有方便強(qiáng)大的曲面編輯功能，能夠快速的制作和修改分型面，檢查拔模角，分析模型的精度和正確性。

　　由于產(chǎn)品的原始數(shù)據(jù)是 IGES 格式，曲面復(fù)雜且數(shù)量很多，為了節(jié)省時(shí)間我沒有逐一檢查分析曲面質(zhì)量。因?yàn)榻?jīng)過多年的應(yīng)用，我知道 PowerMILL 具有良好的容錯(cuò)能力，即使輸入模型中存在間隙，也可產(chǎn)生出無過切的加工路徑。如果模型中的間隙大于公差， PowerMILL 將提刀到安全 Z 高度;如果模型間隙小于公差，刀具則將沿工件表面加工，跨過間隙，因此它的安全性很高。但是如果采用高速銑的加工方式，就必須考慮模型質(zhì)量，在高速加工中 不影響刀具的模型缺陷將不會(huì)影響刀具路徑;但是影響刀具的模型缺陷將嚴(yán)重影響加工路徑。因?yàn)楸咎啄＞呤浅钚颓唬⑶抑饕颓惶幍膶挾戎挥?35mm 左右，加工難度很大，為了避免在加工中出現(xiàn)因?yàn)榈毒呱斐鲞^長(zhǎng)在快速切削中產(chǎn)生偏擺，導(dǎo)致發(fā)生過切這種致命缺陷，除了在加工編程時(shí)要充分考慮加工的工藝、策略之外，在造型時(shí)就要分析判斷， 不要將一些特征曲面如內(nèi)角等留下，而使用刀具來保證形狀。 ( 如下圖所示 )

　　因此我總結(jié)數(shù)控加工編程對(duì) CAD 模型的需求有以下幾點(diǎn)：(對(duì)高速加工更為明顯)

　　& #8226; 確保造型精度至少要與加工精度一致;

　　& #8226; 小心在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中造成的錯(cuò)誤;

　　& #8226; 避免在加工模型中存在隱性特征如需要刀具直徑來保證的內(nèi)部導(dǎo)角等;

　　& #8226; 避免在加工模型中存在不能或不必要的特征;

　　& #8226; 加工模型造型中所花費(fèi)的準(zhǔn)備時(shí)間能大大節(jié)省編程和加工的時(shí)間，提高制造效率。

　　在這套模具的造型中，充分應(yīng)用 PowerSHAPE 強(qiáng)大的曲面編輯功能，快速準(zhǔn)確的完成了模具的分模設(shè)計(jì)工作。當(dāng)然若 PowerSHAPE 在以后的升級(jí)版本中能更加完善其實(shí)體功能，那就比較完善了。這套模具的特殊性決定了將要使用大量的電極，如果沒有好的電極制作和管理功能，也將極大的制約模具的制造周期和加工精度!而 Delcam 的電極模塊 ( Delcam Electrode) ， 是我所使用的軟件中最實(shí)用，最方便，最可靠，最快速的電極設(shè)計(jì)系統(tǒng)。根據(jù)電極向?qū)У奶崾究梢院芸斓漠a(chǎn)生出所需要的電極，并且同時(shí)產(chǎn)生電極的零件圖和電加工的位置圖，杜絕了出錯(cuò)的可能性，提高了效率。在制作電極的過程中不必考慮整個(gè)模型的精度，而只需要將產(chǎn)生電極的曲面縫合成實(shí)體就可以了。

　　隨后 Delcam Electrode 模塊也能自動(dòng)產(chǎn)生電極加工圖紙和電加工位置圖，杜絕了人為出錯(cuò)的可能性，這里由于篇幅有限就不敘述。 這套模具共拆分出了 180 多個(gè)電極，用這種方法節(jié)省了大量寶貴的時(shí)間，為按時(shí)按質(zhì)量完成供貨打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)!接下來講一下 POWERMILL 在模具的加工編程中的應(yīng)用。

　　為了能夠竟可能的在制造過程中節(jié)省出寶貴的時(shí)間，就要最大限度的發(fā)揮機(jī)床的功能，高速度、高質(zhì)量的完成數(shù)控加工任務(wù)。我的經(jīng)驗(yàn)是將高速銑的一些加工策略、準(zhǔn)則，合理的和有選擇的應(yīng)用于非高速銑中也能夠大幅度的縮短加工時(shí)間，提高加工質(zhì)量!要滿足高速加工的要求：高轉(zhuǎn)速、高進(jìn)給、無尖角、恒定負(fù)載等，就必須要選擇具有豐富的加工策略的 CAM 系統(tǒng)! POWERMILL 是基于知識(shí)、基于工藝特征的、有多種獨(dú)有加工方式、全程防過切、適用于高速加工的一款智能化 CAM 系統(tǒng)。

　　POWERMILL 對(duì)高速加工的要求有以下幾點(diǎn)：

　　& #8226; 保持刀具許可的切削負(fù)載

　　& #8226; 保持恒定的切深和切寬

　　& #8226; 保持機(jī)床許可的加工速度和加速度

　　& #8226; 控制切削方向

　　& #8226; 避免尖角轉(zhuǎn)向

　　& #8226; 保證最小的空程時(shí)間

　　& #8226; 保證最小的切削時(shí)間

　　高速加工的粗加工所應(yīng)采取的工藝方案是：高切削速度、高進(jìn)給率和小切削量的組合， POWERMILL 的粗加工(區(qū)域清除)盡可能地保持刀具負(fù)荷的穩(wěn)定，減少任何切削方向的突然變化，從而減少切削速度的降低，并且盡量采取順銑的加工方式，粗加工中的賽車線加工方式，是 POWERMILL 獨(dú)有的一種極為適合高速加工原理的加工方式，增加了刀路運(yùn)動(dòng)的光滑性、平衡性，避免刀路突然轉(zhuǎn)向，頻繁的切入切出所造成的沖擊。因?yàn)楸咎啄＞叩亩Ｐ颓簧疃瘸^了 400mm ， 在粗 . 精加工中應(yīng)分段設(shè)置相適應(yīng)的參數(shù)。下圖為某段粗加工的主要參數(shù)的設(shè)置。

　　 　　Powermill 粗加工中的區(qū)域過濾選項(xiàng)可對(duì)于不具備中心切削能力的刀具，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)過濾掉刀具盲區(qū)干涉的區(qū)域的粗加工路徑 。 編程時(shí)必須避免直接下刀，使用偏置加工策略，而不是使用傳統(tǒng)的平行加工策略。在可能的情況下，都應(yīng)從工件的中心開始向外加工，以盡量減少全刀寬切削。在粗加工完成后，再做一些局部的去殘余量加工程序，以達(dá)到留給半精和精加工余量均勻的目的。精加工的基本要求是要獲得很高的精度、光滑的零件表面質(zhì)量，輕松實(shí)現(xiàn)精細(xì)區(qū)域的加工， PowerMILL 提供了多種高速精加工策略，如三維偏置、等高精加工和最佳等高精加工、螺旋等高精加工等策略。這些策略可保證切削過程光順、穩(wěn)定，確保能快速切除工件上的材料，得到高精度、光滑的切削表面。在定模的精加工中主要采用了等高精加工，螺旋等高精加工的策略。如下圖所示 :

　　等高精加工這是一種刀具在恒定 Z 高度層上切削的加工策略。可設(shè)置每層 Z 高度之間的刀具的切入和切出，以消除刀痕。也可選取此策略中的螺旋選項(xiàng)，產(chǎn)生出無切入切出的螺旋等高精加工刀具路徑。 如果要獲得高的表面質(zhì)量，切入和切出工件時(shí)，無論是粗加工還是精加工，都應(yīng)使用使用圓弧切入和切出方法來切入或離開工件。應(yīng)盡量避免垂直下刀，直接接近零件表面，因?yàn)檫@樣會(huì)降低切削速度，同時(shí)會(huì)在零件表面上留下很多刀痕。 PowerMILL 會(huì)盡可能地用圓弧擬合刀具路徑中的尖角，從而使具有 " 前視 " ( look-ahead )功能、預(yù)知后續(xù)刀具路徑情況的新型 CNC 機(jī)床能在加工過程中保持更穩(wěn)定的進(jìn)給率。這些圓弧在 CNC 刀具路徑中以 G2 或 G3 命令輸出。

　　動(dòng)模型芯高差大，外型復(fù)雜，加工精度高，因此先加工頂面，然后重新裝夾完成四側(cè)面的加工。在這個(gè)過程中，因?yàn)橐啻味ㄎ徽艺泓c(diǎn)，增加了誤差。 PowerMILL 提供了非常方便的坐標(biāo)系設(shè)定方法，可以任意激活其中一個(gè)做為當(dāng)前的加工坐標(biāo)系。動(dòng)模型芯的刀路軌跡就全部在一個(gè)項(xiàng)目文件內(nèi)完成，可以使程序編制間的相互影響變得直觀，使得刀路的編輯和優(yōu)化非常方便，可以將整個(gè)模型的加工模擬一次完成，檢驗(yàn)所有刀路的合理性，正確性。在程序的編制過程中可以很方便的對(duì)刀具路徑進(jìn)行各種編輯，比如任意的裁減、復(fù)制、鏡像、排序、移動(dòng)等，并且計(jì)算速度很快。另外 實(shí)際加工過程中刀具、刀柄、夾具的干涉碰撞是操作者最為擔(dān)心的問題， PowerMILL 提供精確的刀具、刀柄、夾具的干涉檢查，自動(dòng)截掉發(fā)生碰撞的刀具路徑與指令，并可以給出不發(fā)生碰撞的最短夾刀長(zhǎng)度，指導(dǎo)操作者最優(yōu)化備刀準(zhǔn)備，具有非常實(shí)用的意義。通過對(duì) PowerMILL 的靈活運(yùn)用，我編制的本套模具動(dòng)定模的 100 多條數(shù)控程序在實(shí)際加工中沒有經(jīng)過任何的增減 、 修改就高效高質(zhì)的完成了加工任務(wù)，為模具的如期交付贏得了時(shí)間。

　　   　　PowerMILL 還具有非常多的實(shí)用功能，我也將在實(shí)際工作中進(jìn)一步的學(xué)習(xí)應(yīng)用，發(fā)揮軟件的最佳功能，創(chuàng)造更大的效益。上面所述有不太完全的地方請(qǐng)各位讀者原諒，謝謝!