基于PowerMILL的模具高速加工技术研究

２００６年４月　农机化研究　第４期　基于Ｐ　ｏｗｅ　ｒ　Ｍ　Ｉ　Ｌ　Ｌ的模具高速加工技术研究　骆有东　（浙汀师范大学交通学院，浙｝Ｔ金华　３２１０００）　●　摘　要：英国ＤＥＬＣＡＭ公司的Ｐｏｗｅｌ・ＭＩＬＬ软件产ｌｕ口适用于具有复杂形体的产ｌｕ口、零件及模具的没汁制造．广　泛地应用于航空航天、汽车，船舶、内燃机，家用电器．轻Ｉ　产品等ｆ　业，特别对塑料模、压铸模、橡胶　模．锻模、大型覆盖件冲压模、玻璃模具等没汁　制造具有明　的优势　为ｒ缩短模具没汁制造周期．提　’　高加ｌ　精度，采用了基于ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ的模具高速加ｌ　技术。结果表明，通过优化　Ｊ具路径．能适也模具高　速加Ｉ：要求，具有较好的应用价值。　关键词：机械　业；．模具高速加　Ｉ　；理论研究；ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ　中图分类号：ＴＧ７６　文献标识码：Ａ　文章编号：１０Ｏ３—１８８Ｘ（２００６）０４－－００８８－－０３　０　引言　ＣＡＤ／ＣＡＭ软件中，并不是所有的软件都适用于高速　切削数控编程：这其中比较成熟Ｆ１．适用于高速加］　在现代Ｔ农业中，模具扮演着越来越重要的角　编程的有：英围ＤＥＬＣＡＭ公司的ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ软件模块：　色。南于市场竞争Ｒ趋激烈，提高模具精度、缩短　Ｒ本ＭＡＫＩＮＯ公司的ＦＦＣＵＴ软件（其ＦＦ加丁模块已集　制造周期以及提高生产率是模具行业面临的紧迫问　成到美国ＵＧＳ公司的ＣＡＭ软件中）；以色列的　题。目前。许多新的技术和加ｌＴ手段正在迅速崛起。　ＣＩＭＡＴＲＯＮ软件；美国ＰＴＣ公司的Ｐｒｏ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ软　而高速加Ｔ（Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｍａｃｈｉｎｅ）技术具有高主轴　件；国内北航海尔华正软件有限公司的ＣＡＸＡ－ＭＥ软　转速（８０００—５００００ｒ／ｍｉｎ）、高进给速度（５—４０ｍ／ｍｉｎ）　件等。南于英国ＤＥＬＣＡＭ公司是世界领先的专业化　和高切削速度（大于６１０ｍ／ｍｉｎ）等特点…，这不仅降　ＣＡＤ／ＣＡＭ集成系统开发商。是当今全世界唯一拥有　低了切削力和切削温度，而且非常有效地减少了切　大型数控加１　车间的ＣＡＤ／ＣＡＭ软件公司　’，因此采　削过程中的自激振动，有利于提高加丁精度和表面　用该公司的ＰｏｗｅｒＭＩ　Ｌ【Ｊ模具高速加Ｔ技术，来优化　质量，同时，切削效率的提高也有效地缩短了加Ｔ　刀具轨迹。　时间并降低了加丁成本，特别适合在现代模具制造　中廊用　．　２刀具路径优化选择　１　ＨＳＭ与Ｐ，ｏｗｅｒＭＩＬＬ　２．１　粗加工时刀具路径优化选择　ＰｏｗｅｒＭｌＬＬ粗加Ｔ（区域清除）的下切或行间　由于高速切削（ＨＳＭ）在加Ｔ过程中运动速度很　过渡部分应该采用斜式下刀或圆弧下刀，并月．尽量　快，但对路径有多种限制。例如：刀具不能和零件　采取顺铣的加ｒ　‘式，刀具路径的尖角处要采用圈　产生碰撞．切削负荷必须在刀具的极限负荷之内，　角的光顺处理，这样才能保持刀具负荷的稳定，．并　残留材料不能大于指定极限。因此．为避免材料切　减少任何切削方向的突然变化，从而符合高速加１一　除率的突然变化．切削速度和加ｌＴ进度必须在机床　的要求。同时，在ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ的粗加Ｔ中应采用以　能力范同内．　尽量减少空程移动，切削时间也廊减　下加Ｔ策略：　・　少到最短　其中，避免切削方向的突然变化是最关　（１）尽量使用偏置加Ｔ策略，而不是使用传统　键的要求之一，也是获得高质量和高精度零件表面　的平行加Ｔ策略　在可能的情况下，都廊从工件的　所必需的　中心开始向外加ｌｌ　．以尽量减少全刀宽切削。　为＿ｒ能适应高速切削对ＣＡＤ／ＣＡＭ软件的要求，　（２）赛４　线加　是ＤＥＬＣＡＭ拥有专利权的赛车　产生了许多ＣＡＤ／ＣＡＭ编程软件ｊ在目内外众多的　线加Ｔ策略　如图１所示。在这种策略中。随刀具　收稿日期：　ＩＩ５　０６一Ｉ　７　路径切离｛三形体．初加一ｒ　刀路将变得越来越平滑，　作者简介：骆有尔（Ｉｇ７：｛　）．　．浙ｉｌ－迓岛人，砸１．．Ｊｆ帅．【Ｉ　ｍ÷Ｉ　Ｉ）　这样可避免　』路　然转　．从而降低饥床负荷，减　ＬＩｊ　Ｉ　Ｙ【ｌｅｙ　Ｉｂｏｏ．ＣＯｒｎ．Ｃｎ　少刀具磨损，政藩｝ＪＩｌ　ｆ：脏错，实现高速切削。　．８８．　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年４月　农机化研究　第４期　圈１　翼车线加工路径　（３）摆线粗加工是ＤＥＬＣＡＭ推出的另外一种高　速加工方式。这种加工方式以圆形移动方式沿指定　圈３三维儡置柑加工刀具路径　路径运动，逐渐切除毛坯中的材料，从而可避免刀　２．３．３最佳等高加工　具的全刀宽切削。这种方法可自动调整刀具路径，　如图４所示，高速精加工要求刀具负荷稳定，　以保证安全、有效的加工。　尽量不突然改变方向。为此，ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ引入了一　２．２残留粗加工刀具路径优化　组合策略，亦即能对平坦区域实施三维偏置精加工　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ是基于知识的专业加工软件，它的　策略，而对陡峭区域实施等高精加工策略的最佳等　残留粗加工能自动识别上一道工序的残留区域和拐　高精加工策略，从而可以在很少抬刀的情况下生成　角区域，自动判别在上一道工序留有台阶的层问进　优化的刀具路径，获得更好的表面质量。　行切削，系统智能优化刀具路径，使用户能够获得　走空刀最少的优化的刀具路径　。　２．３精加工时刀具路径优化选择　ＰｏｗｒＭＩＬＬ的精加工的连接处应尽量采用圆弧　或螺旋等方式切人切出工件，要尽量减少抬刀次数　和频繁的变化刀具路径方向。同时，在ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ　中的精加工应尽量采用以下加工策略。　２．３．１优化平行加工　如图２所示　，在刀具路径的尖角处采用圆角　的光顺处理，可显著提高加工效率，延长力具寿命，　圈４量佳等商策略的刀具路径　减少对机床的冲击。　３　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ其它高级功能的应用　３．１　加工切削实体仿真　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ提供集成一体的加工切削实体仿真　策略，用户可仿真模拟完整的加工切削过程，检查　过切、碰撞、顺铣、逆铣和加工质量等切削情况，　从而节省上机床进行实际试切加工的成本。　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ的加工切削实体仿真模块可进行局部放　大察看、旋转察看，并继续加工仿真，提高了加工　切削实体仿真的效率。　圈２优化平行加工刀具路径　３．２干涉碰撞检查功能　２．３．２三维偏置精加工　在实际加工中，人们总是希望采用尽可能短的　如图’３所示　，此策略无论是对平坦区域还是　刀具对工件进行加工，来解决因刚性问题而带来的　对陡峭侧壁区域均使用恒定行距，因此使用这种类　“让刀”现象。但是在加工深腔类工件时，刀具太　型的精加工策略可得到完美的加工表面。‘使用了螺　短，刀杆或刀柄就会与工件产生碰撞。ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ　旋选项的螺旋偏置精加工策略，由于刀具始终和工　为用户提供了刀夹、刀杆的干涉碰撞检测功能，能　件表面接触并以螺旋方式运动，因此可防止刀具在　检测出在加工时所需要的有效刀具长度，而且允许　切削表面留下刀痕。　用户定义多级夹持。ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ不仅保证了刀具的切　．８９．　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年４月　农机化研究　第４期　削刃不会过切＿ｒ件，而Ｆ１．保证了夹持刀杆与刀具时　生却需花费很长的时间和大量的精力。在如模具制　不会发生碰撞ｊ　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ能支持各种各样的刀夹．　造这样的单件加１　领域，囚等待加Ｔ程序而导致机　对于『占１定的刀具长度．ＰｏｗｅｒＭＩ　ＬＬ能自动对刀具路径　床停机的现象非常普遍：如果简单地将这种压力强　进行剪裁．一段是有效刀具长度可以切削的部分．　加给ＣＡＭ操作者．让他们更快地产生刀具路径，常　一段是有效刀具长度不能切削的部分。对于不能切　．常会迫使他们走捷径。其结果是所编制的程序经济　削的部分．可采｝Ｈ加长刀具长度、运用电极和３＋２　性差、常夫效：尽管机床在继续运转，但加　ｒ速度　轴等方法　、　却大打折　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ具有极强的计算速度．据　３．３智能化全程过切保护　测试比其它系统　少快两倍以上。同时．ＰｏｗｅｒＭＩ　Ｌ【Ｊ　高速ＪＪｌｊ　Ｔ以高出传统加Ｔ近１　０倍的切削速度　还对刀奠路径自动优化．这些都满足＿ｒ＿高速加一ｒ的　进行加一ｒ，　一旦发，　过切和碰撞，后果不堪设想　需求　而传统的ＣＡＭ系统一向５｝都是面向局部的加Ｔ方式．　极易发生过叨现象，一一一股都是靠人Ｔ选择干涉的办　４　结束语　法来防止过叨现象的发生，很难保证过切保护的安　本文分析了ＣＡＤ／ＣＡＭ软件对模具高速叨削的影　全性。所以，Ｎｃ人员的精冲　力极大．易受到情绪、　响，阐述Ｊ　｝）ｏｗｅｒＭＩＬＬ软件在刀具轨迹优化力‘面的　责任心等力　面人为冈素的影响，无法从根本上　绝　优越性，并指出ｒ粗、精加Ｔ是刀具路径的优化选择　错误的发生，具有发乍严重事故的隐患，因此传统　力‘法　对于形状复杂、淬火后硬度较高的模具．利　的ＣＡＭ系统不适合Ｆ高速加Ｔ技术的应用。　用基于ＰｏｗｅｒＭＩ【　Ｌ的高速铣削加Ｔ．既可以缩短模　ＰｏｗｅｒＭＩＬＩ　采用ｒ最新的技术，无需指定防切面和　具的生产周期，又可以确保模具的表面质量和加１　干涉面．系统具备智能化全程过切保护功能，即使　精度　．囚此．基｝：ＰｏｗｅｒＭＩ　ＬＬ的模具高速加『　技术　Ｎｃ人员的参数设置不合理．系统也将自动提示；同　在未来的模具制造中必将占有重要地位。　时．刀杆和刀夹与刀具共同参与刀具路径的运算，　这样完全避免了过切和碰撞的发生．从而消除了ＮＣ　参考文献：　人员和机床操作者的顾虑　［１］　张ｆｎ霖．高速切削技术及　用［Ｍ］．北京：机械Ｉ：业　３．４计算速度快　出版｝　．２００２．　高速加Ｔ中采用非常小的进给量与切深．故对　：２］　韩永军　Ｐｏｗ（　ＭＩ　ＬＬ　模具高速加Ｉ　技术　Ｊ　．制造　Ｎｃ程序的要求比传统系统的Ｎｃ程序要求严格得多，　技术　ｊ机床．２００３，ｌ２）：１—２．　要求系统计算速度安快Ｆ１．　‘便、节省编程时间。好　３］　杨虚龙．Ｄｅｌ　Ｃａｍ软件在塑料注射模没汁币ｕ制造ｃ　的　的高速加Ｔ程序住机床ｊ：执行得非常快，但它的产　用一Ｊ：．制造技术　机床．２００３，（１　１）：Ｉ　３．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ＨＳＭ　ｏｆ　Ｄｉｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ　ＬＵＯ　ＹＯＵ．ｄｏｎｇ　’　（Ｔｒａｆｆｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｈｕａ　３２　ｌ　０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ＰｏｗｅｒＭｌＬＬ　ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｐｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ＤＥＬＣＡＭ　ｃｏｍｐａｎｙ　ｉｎ　ＵＫ，ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．ｐａｒｔｓ，ａｎｄ　ｍｏｄｅｌｓ　ｗｉｔｈ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄ　ｓｈａｐｅ。Ｉｔ　ｉｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｍａｎｙ　ｔｒａｄｅｓ．ｓｕｃｈ　ａｓ　ａｅｒｏｓｐａｃｅ，ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ，ｓｈｉｐｐｉｎｇ，ｉｎｔｅｒｎａｌ—ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ．ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ．ａｎｄ　ｌｉｇｈｔ　ｉｎｄｕｓｔｒ２，　．Ｉｔ　ａｌｓｏ　ｈａｓ　ｏｂｖｉｏｕｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｔｏ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｍｏｕｌｄ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｍｏｕｌｄ，ｒｕｂｂｅｒ　ｍｏｕｌｄ．ｆｏｒｇｅ　ｍｏｕｌｄ，ｐｕｎｃｈｉｎｇ　ｐｒｅｓｓ　ｍｏｕｌｄ，ａｎｄ　ｇｌａｓｓ　ｍｏｕｌｄ．Ｔｏ　ｓｈｏｒｔｅｎ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　ｏｆ　ｄｉｅ．ａｎｄ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ＨＳＭ　ｏｆｄｉｅ　ｂａｓｅ　ｏｎ　ＰｏｗｅｒＭｌＬＬ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕＩｔｓ　ｓｈｏｗｓ　ｉｔ　ｉｓ　ａｄａｐｔｉｖｅ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｒｅｑｕｉｒｅ　ｏｆ　ＨＳＭ　ｏｆ　ｄｉｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｍａｊｏｒｉｚｉｎｇ　ｒｏｕｔｅ　ｏｆ　ｔｏｏ１．Ｔｈｅｒｅ　ｉｓ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｖａｌｕｅ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ：ｄｉｅ　ＨＳＭ：ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｒｅｓｅａｒｃｈ：。Ｐｏｗｅｒ　ＭＩ　ＬＬ　．９（）一