在歐美稍记、日本等發(fā)達(dá)國家吁伺，模具產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)80年代就開始發(fā)展無職守自動(dòng)化數(shù)控加工技術(shù)涛酗，到目前已有20余年的歷史，技術(shù)較成熟却师。一些日本的模具企業(yè)自動(dòng)化數(shù)控加工比例已能達(dá)到50%以上禽虹。

在我國，由于模具產(chǎn)業(yè)起步晚程押，人工費(fèi)用低赌置，在自動(dòng)化數(shù)控加工方面起步也晚。如今庸既，汽車工業(yè)的快速發(fā)展帶動(dòng)了中國模具產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步招蠕，國內(nèi)的一些模具企業(yè)也開始追求并嘗試“無人職守”自動(dòng)化數(shù)控加工技術(shù)，以求達(dá)到少人化操作技熊，節(jié)省大量人工成本、降低勞動(dòng)強(qiáng)度径泉，同時(shí)通過追求可無人職守的自動(dòng)化加工望吧，提升NC程序質(zhì)量和數(shù)控加工水平，讓模具加工更可靠缰兄、高效俊炒、實(shí)物質(zhì)量更高。

1  覆蓋件模具NC自動(dòng)化加工對程序的要求

1.1  模具數(shù)控加工工藝流程

數(shù)控編程首先要根據(jù)零件的幾何形狀上煤、表面粗糙度休玩、加工精度、同時(shí)考慮零件的剛性劫狠、變形以及機(jī)床拴疤、刀具、夾具等因素独泞，選擇合理的工藝流程呐矾，如圖1所示苔埋。

圖1 工藝流程

1.2   自動(dòng)化加工對NC程序的要求

自動(dòng)化加工對程序的安全性、可靠性蜒犯、工藝性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求组橄。

1） 首先要保證程序本身的準(zhǔn)確性，做到加工到位罚随，并做好模擬仿真玉工，避免錯(cuò)誤的發(fā)生。

2） 保證程序的安全性淘菩、可靠性遵班，規(guī)劃合理的加工順序，保持加工余量均勻垄套。結(jié)合機(jī)床刀庫數(shù)據(jù)做好碰撞檢測番链，避免碰撞扎刀等現(xiàn)象的發(fā)生。

3） 工藝性要考慮加工效率沦浆、刀具磨損和機(jī)床震動(dòng)等因素蝉齐。選用刀具情況及程序提供的F（r/min）、S（mm/min）等設(shè)置參數(shù)必須與加工機(jī)床相匹配将盾。

要設(shè)計(jì)出滿足上述要求的NC程序多梅，除了編程人員具有高超的技能和豐富的經(jīng)驗(yàn)外，加工方案的實(shí)現(xiàn)和程序質(zhì)量的保證還需要先進(jìn)的CAM軟件平臺再僧。

如：為了實(shí)現(xiàn)無人職守自動(dòng)化加工苏蒿，傳統(tǒng)的開粗工藝多采用大刀徑球頭刀沿面開粗，此種工藝加工效率高猬听，但由于吃刀量大嫉鸳、毛坯變形和加工余量不均勻等因素很難做到機(jī)床負(fù)荷持續(xù)穩(wěn)定。另外记令，機(jī)床滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)喷聪，不確定性高，難以保證加工質(zhì)量和高效率的要求咆瘟，不適合無人職守加工嚼隘。一些專業(yè)的編程軟件提供的編程方法，能滿足“小吃刀袒餐、輕切削”的高速加工飞蛹，極大程度上保證程序安全性，減小提刀浪費(fèi)灸眼，保證無人職守技術(shù)對機(jī)床卧檐、刀具、負(fù)荷等方面的要求。

2      自動(dòng)化加工的NC程序設(shè)計(jì)

2.1  WorkNC軟件

WorkNC軟件是法國Sescoi公司面向加工制造業(yè)的全自動(dòng)化計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）軟件泄隔。有多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口拒贱，有專門針對CAM的CAD模塊，能完成零件分析佛嬉、曲面填補(bǔ)逻澳、邊界線的建立和簡單曲面的建立等功能，非常實(shí)用暖呕。WorkNC能產(chǎn)生良好的走刀路線士敬，同時(shí)它還具備完善的模板調(diào)用功能，強(qiáng)大的刀具路徑編輯功能雾逢，殘余毛坯計(jì)算彻芒，防過切功能等，都為編程人員提供了方便赂阻。

2.2  加工工藝實(shí)現(xiàn)（利用WorkNC軟件實(shí)現(xiàn)）

圖2為某車型前車門內(nèi)板的拉延凸模尘晓。此零件型腔深、結(jié)構(gòu)復(fù)雜邪慧，為了盡量降低鉗工手工修研的工作量验阱，要求加工精度高，屬于較難加工的零件秆尝。該拉深凸模采用的材料是HT300降蹋。

下面以此拉深凸模為例，介紹WorkNC軟件在無職守自動(dòng)化數(shù)控加工中的應(yīng)用挎中。

圖2   某前車門內(nèi)板拉深凸模

WorkNC編程的流程是睹沐，加載工件、毛坯及邊界曲線磁滚，察看工件讀入的正確性佛吓，調(diào)用加工模板，給必要的路徑選擇合適的邊界線及驅(qū)動(dòng)線并運(yùn)算垂攘，生成刀軌辈毯。

2.2.1  粗加工方案

WorkNC毛坯的建立有鑄件毛坯、矩形毛坯搜贤、復(fù)合型毛坯和CAD模型等方式，復(fù)合型毛坯適用于鑄鐵或者鑄鋼件中間鑲鍛件工具鋼的情況钝凶。

    此工件是鑄件仪芒，采用鑄件毛坯，生成等高層切的刀具路徑耕陷，如圖3所示掂名。WorkNC的層切開粗和二次開粗功能非常強(qiáng)大，幾乎能將干涉碰撞的可能降為零。只有這樣饺蔑，才能在開粗的過程中實(shí)現(xiàn)無職守加工锌介。

圖3  一次開粗和二次開粗刀具路徑

程序每層切削1 mm，刀具路徑是由高到低猾警，這樣既保證了程序的安全性症旭，又能最大程度上避免毛坯余量不均勻造成機(jī)床負(fù)荷的變化。同時(shí)因切削力小饲残，也有效保護(hù)了機(jī)床秉返。體現(xiàn)在自動(dòng)化上的優(yōu)勢，操作者不再需要隨著機(jī)床負(fù)荷的變化而隨時(shí)調(diào)整進(jìn)給速度钳舵。

2.2.2  中加工及精加工方案

中加工與精加工一般采用相近的走刀方式螺坟。WorkNC有多種精加工工藝方案，如：3D沿面精加工邓樟、等高精加工和最佳化等高精加工缸秀、投影精加工和最佳化投影精加工等，可以根據(jù)實(shí)際工件的需要靈活運(yùn)用役默。該件型腔復(fù)雜唯碗，平坦處與立壁處刀具的切削狀態(tài)是不一致的。平坦處刀具的切削點(diǎn)在球頭刀的刀尖點(diǎn)附近都璃，而立壁處則是用球頭刀的側(cè)刃處切削嘿杖，同樣的轉(zhuǎn)速側(cè)刃比刀尖點(diǎn)附近線速度要高很多。因此這個(gè)件的中加工與精加工都采用平坦區(qū)與側(cè)壁處分開的程序以舒。平坦區(qū)域采用WorkNC的投影精加工趾痘，從R弧切線處提取邊界，采用平行于座標(biāo)軸X軸方向加工蔓钟，采用轉(zhuǎn)速4 500 r/min永票，進(jìn)給4 000 mm/min。而立壁區(qū)域使用從R弧處提取的驅(qū)動(dòng)線滥沫，使用3D沿面精加工侣集，采用轉(zhuǎn)速3 500 r/min，進(jìn)給4 000 mm/min兰绣，刀具路徑由高到低世分，一層一層加工下來（見圖4）。

圖4  中加工和精加工的刀具路徑

2.2.3   清根方案

由于自動(dòng)化數(shù)控加工的實(shí)施缀辩，清根方案采用留余量單刀清根配合多刀清根使用臭埋。

由于小刀相對較短，起伏大的型面臀玄，經(jīng)常有刀具加工不到的地方瓢阴，這就需要把較深部位的刀路軌跡單獨(dú)劃分出來畅蹂。在WorkNC軟件中，引入了刀具碰撞檢測功能狐兴，其功能設(shè)置界面如圖5所示血沦。具體流程如下：

第一步：計(jì)算最短安全刀長。選中需要計(jì)算最短安全刀長的刀具路徑伦捐，并點(diǎn)選刀具碰撞檢測按鈕野言，在執(zhí)行模式中選擇“只計(jì)算推薦的安全刀長”，并在參數(shù)設(shè)定中輸入有效刀長敌灰、刀把和曲面預(yù)留等參數(shù)舶抚。通過計(jì)算，如果有效刀長大于推薦的安全刀長則用此刀長數(shù)據(jù)甥晦，否則寄硬，進(jìn)行第二步。

第二步：依照有效刀長來分割程序敢亥。選擇“分別存儲碰撞與沒有碰撞部分”响徒，計(jì)算生成各自的刀路軌跡，如圖6所示梳命。沒有碰撞部分可實(shí)施自動(dòng)化加工丹禀，有碰撞部分需要更換長刀或機(jī)床調(diào)頭加工。

圖5 碰撞檢測功能界面

圖6 無碰撞與有碰撞部分的刀具路徑

2.2.4  輪廓加工方案

用WorkNC生成的輪廓程序可實(shí)現(xiàn)三維層切鞋怀，并且可根據(jù)設(shè)定的參數(shù)双泪，控制不同刀具每一層的切削量，從而在保證安全的前提下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工密似。WorkNC所做的輪廓層切程序刀具路徑如圖7所示焙矛。

圖7 輪廓刀具路徑

2.3  加工過程仿真

仿真模擬功能可觀察切削加工的全過程，檢測設(shè)置的工藝參數(shù)是否合理残腌，零件在數(shù)控加工過程中是否干涉村斟，加工是否過切等，是程序編制過程中一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)抛猫。

WorkNC內(nèi)部提供的仿真模塊比較完善蟆盹，分為漸進(jìn)式模擬和3D模擬。漸進(jìn)式模擬使用起來不需要制作毛坯闺金，只需將包含機(jī)床及刀具參數(shù)的程序打開逾滥，執(zhí)行刀軌路徑模擬即可。3D模擬需要建立方形毛坯败匹，仿真速度慢些匣距，但仿真結(jié)果更加直觀。3D模擬時(shí)將比例設(shè)成1:1馁捌，如有加工不到位或加工表面質(zhì)量問題梗药，基本上都能提前預(yù)知。

3  結(jié)論

采用WorkNC軟件編程一定程度上優(yōu)化了數(shù)控加工工藝往蚕，提高了加工效率自凛，保證了加工安全性并使加工精度大大提升，尤其是殘料毛坯的計(jì)算及防碰撞功能上纱栓，都為自動(dòng)加工的實(shí)現(xiàn)提供了保障费抚。隨著CAM技術(shù)和數(shù)控加工水平的提高，人工成本的不斷增加韭惧，追求少人化的自動(dòng)化加工技術(shù)及排產(chǎn)方式將逐漸成為模具行業(yè)的發(fā)展趨勢斟拘。

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（李冬蘭（1978-），女皮壁，工程師）

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