【編者按】隨著汽車業(yè)的發(fā)展，對汽車外形的要求越來越高朱泞， 這樣就使得產(chǎn)品數(shù)模數(shù)據(jù)量增加最勤。模具加工數(shù)據(jù)的容 量也相應地增加，致使加工數(shù)據(jù)越來越大峭跺。

基于公司的生產(chǎn)實際装芬，結(jié)合CAM軟件在我公司應用的特點，論述了Delcampowermill軟件在編程加工方面的優(yōu)勢新罗，并將其成功地應用到汽車模具的層切加工中援栗。同時，通過借助 PowerMILL進行數(shù)控編程训奢，引進了高效的可轉(zhuǎn)位刀具帘惜。提高了大型數(shù)控銑床加工效率，縮短模具生產(chǎn)周期饼暑，降低制造成本稳析。

引言

我公司是以生產(chǎn)汽車覆蓋件模具為主的模具公司，隨著公司的市場開拓弓叛，乘用車外覆蓋件模具已成 為我公司生產(chǎn)重點彰居。通過與國外先進的外覆蓋件模具生產(chǎn)廠家對比發(fā)現(xiàn)，我們在主體作業(yè)效率和模具的 制造成本方面還有一定差距。因此陈惰，這兩方面是我們今后努力的方向畦徘。

模具制造成本的大致組成為：切削加工65%、模 具材料20%奴潘、熱處理5%和裝配調(diào)整10%[1]旧烧。由此可知切削加工占成本的絕大多數(shù)，這部分加工效率的提高画髓，不僅使總體成本下降掘剪，還可以縮短交貨期，快速回收資金奈虾。

層切加工（即等高加工）是眾多CAM軟件普遍采用的一種粗加工方式夺谁，對于汽車模具而言，由于其有 自由曲面形狀以息，采用層切法可以保持恒定的切削載荷固荷，避免載荷突變損壞刀具[2]⌒颂猓基于此应婴，我公司適時引進高速加工的理念，針對生產(chǎn)實際中機床的現(xiàn)狀而制訂一種高效率粗加工策略噩檬。其主要方法是通過采用小切深林邪、高進給、低轉(zhuǎn)速（3,000轉(zhuǎn)/min以下）在輕型數(shù)控機床上達到高速切削的效果肾轨。

通過應用層切加工可以使切削效率提高初禁、切削力降低。同時大部分的切削熱被鐵屑帶走档徘，減少了工件 的熱變形棘魏、提高刀具的耐用度、機床振動小宝各，工作平穩(wěn)烹豫，有利于使工件獲得高的加工精度。

2 CAM軟件在我公司模具層切加工的特點

2.1 UG層切的特點

一直以來烫止，我公司一直將UG軟件作為主流的編 程軟件蒋荚。隨著在生產(chǎn)實際中的廣泛應用，發(fā)現(xiàn)UG在 粗加工層切加工中存在安全問題馆蠕，嚴重影響了實物質(zhì)量，制約著模具的生產(chǎn)制造周期惊奇。

隨著汽車業(yè)的發(fā)展互躬，對汽車外形的要求越來越高， 這樣就使得產(chǎn)品數(shù)模數(shù)據(jù)量增加。模具加工數(shù)據(jù)的容 量也相應地增加吼渡，致使加工數(shù)據(jù)越來越大容为。例如在 Z499項目中，僅門外板的修邊模數(shù)據(jù)就達到670M寺酪。大 的數(shù)據(jù)量增加UG計算時間坎背，同時也增加了程序的不穩(wěn) 定性，在用UG進行層切程序的編制時寄雀，刀具路經(jīng)會產(chǎn) 生陡然下降得滤，造成刀具瞬間吃刀量增大，會產(chǎn)生刀具的損壞百睹，嚴重地會對機床產(chǎn)生影響菊虏。基于以上阳框，考慮到直徑63mm層切刀與直徑30mm球刀的構(gòu)造上的特點桦材， 編程員的臨時對策是在UG中的層切程序采用30mm 球刀層切，以此來增加程序的安全性旦氓。

但是即便是30mm球刀層切炮惕，風險雖然降低，但仍然存在汛刻。問題一旦發(fā)生射贡，不僅損壞昂貴的球刀刀 片，同時也造成上千元的刀桿報廢琐店。擴展閱讀：《Delcam PowerMILL技術(shù)開發(fā)與應用專區(qū)》

2.2 PowerMILL編程的特點

作為編程人員贩俺，刀具路徑安全無碰撞是我們追求 的首要目標。經(jīng)過多方的考察對比俊势，決定選用 PowerMILL作為我公司型面粗加工的主要軟件洋魂。 Delcam的PowerMILL系統(tǒng)是一款獨立的CAM軟 件，其顯著的特點是具有完善的碰撞和過切檢查功能喜鼓。應用PowerMILL編程副砍，能夠全程自動防過切，編程 員可非常方便地為刀具加上刀柄庄岖、刀桿豁翎，并迅速、自動 地進行刀柄隅忿、刀桿干涉檢查心剥，提示最小安全刀桿長度， 保證加工安全性[3]背桐。螺旋式刀具路徑的應用可以最大 限度的減少刀具的空程移動优烧，從而減少加工時間蝉揍。

PowerMILL高速加工具有其獨有的加工策略，運用于常規(guī)的加工中也能夠最大限度地優(yōu)化刀具軌跡畦娄、 提高加工效率又沾，體現(xiàn)出極大的效益。刀路的圓弧連接 切入切出方式熙卡，賽車道巷科、擺線、螺旋等高加工选曼，能光順 刀具軌跡底靴、減少拐點，使切削過程中進給速度更加均 勻主厅、刀具負荷更加恒定拨俏，提高切削效率同時降低刀具 磨損。

下面就PowerMLL中"最小刀長技術(shù)"和"刀具路 徑的光順處理技術(shù)"做詳細論述咒祠。

（1）最小刀長技術(shù)的應用智复。

"最小刀長技術(shù)"應用的前提是必須建立刀具庫， PowerMILL有非常友好的用戶界面萌琉，通過將刀具光樱、刀柄 等的夾持等參數(shù)輸入，可以在程序計算過程中就可進 行對應刀具長度的檢測咧饭，使編程員在考慮刀具長度時 更趨合理尿愿。

刀具長度是加工中非常關鍵的參數(shù)，如果在編程 階段不考慮刀長栏渺，在加工深腔陡壁的時候呛梆，操作者會 因為沒有刀長的參考指示，而會盲目的選擇刀具磕诊。這 種情況下填物，如果操作者選擇的刀具過長，就會影響加 工效率霎终，反之滞磺，就會發(fā)生刀套與工件碰撞的惡劣事 件。因此莱褒，最小刀長的選取至關重要击困。通過在 PowerMILL程序的碰撞檢查功能，會提示編程員所需 要的最小刀長广凸，如圖1所示阅茶，這樣編程員將這一信息通 過數(shù)控程序單傳遞給操作者，從而使操作者選擇加工 刀具參數(shù)的時候有據(jù)可依谅海，加工更合理目派。

（2）刀具路徑的光順處理坤候。

賽車道加工方式是PowerMILL在數(shù)控化編程中又一顯著的功能胁赢。由于可使刀具路徑實現(xiàn)圓弧化連 接——在進退刀時采用圓弧切入切出咧歪，在刀具路徑中 使用圓角光順處理。這樣就使得刀具受力均勻過度避免像直線進退刀那樣欠杀，切削力突然增大厦湘，影響刀具和機床的使用壽命。同時讯策，平滑的刀具路徑增加了機床運動的平衡性哺里。避免了由于刀具的突然換向，對工件和機床帶來的沖擊购烹。為機床創(chuàng)造了良好的切削條件骄鸽，使工件的加工質(zhì)量提供了保證。

圖1 經(jīng)過PowerMILL碰撞檢查過的信息提示

我公司在2011年7月份加工的Z860項目中的一 套模具是由日產(chǎn)方面完成的數(shù)控程序編程底教，通過現(xiàn)場 觀摩加工實況铅粉，并調(diào)取其刀具路徑查看，不難發(fā)現(xiàn)其顯著特點就是在粗加工程序中采用圓弧進退刀的方式扑澜，如圖2所示蓄盘。圖3為PowerMILL中編制的圓弧過渡的刀具路徑。

圖2 日產(chǎn)編制的粗加工程序刀具軌跡

圖3 PowerMILL中圓弧過渡的刀具路徑

圓弧進退刀的刀具路徑在模具型面加工中鹿响，即鋼 模加工中尤為重要羡微。由于編程策略的不同，在型面加 工中惶我，通常會因為加工區(qū)域的特點而采用不同的走刀方式妈倔。這就是通常所說的"分區(qū)"。此時绸贡，不同區(qū)域的刀具路徑的搭接顯得尤為重要盯蝴。如果不加處理，只是機械的讓兩個相鄰區(qū)域刀具路徑重疊恃轩，在生產(chǎn)現(xiàn)場會 由于刀具直接在工件表面下刀加工结洼，而產(chǎn)生駐刀痕， 影響模具表面的加工質(zhì)量叉跛，增加鉗工修整的工作量松忍。

這一點在外板件模具的型面加工中是盡量避免出現(xiàn)的，因為會影響制件的表面質(zhì)量筷厘。為此鸣峭，在UG中通過 做工藝補充面，即通常所說的"接刀"土汽，人為將兩個加 工區(qū)域件做出相切的圓弧片體音虹，這樣就會使得編程員 的工作量大大增加穴示，如果要是編制側(cè)圍或者是門外板等模具，會嚴重影響編程作業(yè)效率次新，更有甚者爽步，工藝補 充面的制作會用去一天的時間。

PowerMILL具有在刀具路徑中實現(xiàn)圓弧連接的功 能傲枕，僅僅通過設置連接功能的參數(shù)沪峰，無需做工藝補充 面即可便可得到"接刀"的效果。使編程員從繁重的 工藝補充面的制作中解脫出來辩芦，使編程效率提升嘀拂，同 時也改善了加工質(zhì)量。圖4為PowerMILL中圓弧切入 切出的刀具路徑（該加工刀路是在我公司H79項目令 號為D11-RCMN-010左右豎板的修邊翻邊模中編程 實現(xiàn)的）遥加。圖5為生產(chǎn)現(xiàn)場應用PowerMILL進行層切 加工袱蔓。

圖4 圓弧切入切出局部刀具路徑

圖5 生產(chǎn)現(xiàn)場應用PowerMILL進行層切加工

2.3 UG與PowerMILL在層切加工效率的對比

在相同的加工參數(shù)設定下，UG的編程策略同樣 存在加工效率的問題观复。以下為我公司D09-JMC-033/ 037右側(cè)圍外板后部加工時間對比偏序。圖6為UG加工刀具路徑，圖7為PowerMILL加工路徑锌半。

圖6 UG加工刀具路徑

圖7 PowerMILL加工路徑

高質(zhì)量的刀具路徑應避免空進給軌跡的產(chǎn)生禽车，盡量減少抬刀、進退刀的次數(shù)[4]刊殉。由于基于PowerMILL 的安全無過切技術(shù)殉摔，所以編程人員可以放心地應用 "短連接"功能，減少抬刀和空行程记焊，刀具路徑圓弧平 滑連接逸月，延長刀具的使用壽命，同時提高加工質(zhì)量遍膜。

圖8為相同加工參數(shù)設置下加工時間對比碗硬。

3 應用直徑63mm可轉(zhuǎn)位層切刀加工的必要性

乘用車外覆蓋件外形平坦。相應地其凸模的外 形具有起伏小瓢颅，型面平坦恩尾，圓角大的特點，非常適合用 大直徑的層切刀具加工挽懦。對于門外板翰意、頂蓋類的模具 凹模也同樣適用于大直徑的層切刀具加工。通過應 用大直徑可轉(zhuǎn)位刀具可以顯著地提高工作效率这旋。降 低制造成本集蛛。

3.1 可轉(zhuǎn)位刀具的優(yōu)越性

可轉(zhuǎn)位刀具是一種將硬質(zhì)合金或其他超硬材料 壓制成形的刀片機械夾固在刀桿或刀體上，等其一面 刀刃用鈍后可通過刀片轉(zhuǎn)位重新獲得新刀刃的刀具忌舔。 應用可轉(zhuǎn)位刀具挟酗，可以有以下優(yōu)勢[5]：

（1）減少換刀時間秆刑，刀片用鈍或損壞后僅需轉(zhuǎn)換 一下刃口或更換一個刀片，即可投入生產(chǎn)虏斤，而不是像 整體式刀具那樣需要操作者更換新刀具并重新對刀唧谊。這樣就減少生產(chǎn)輔助時間，提高生產(chǎn)效率芳乎。

（2）降低了對刀具庫存的要求汇氛，減少刀具數(shù)量。

由于刀片是標準件捍睡，可以分類放入盒中便于管理。

（3）可轉(zhuǎn)位刀具由于刀片并不是焊接在刀體上硕帖， 這樣就避免了焊接應力對刀片的影響唧取，使得刀片保持 了原有的切削性能，刀具幾何參數(shù)一致划提，斷屑穩(wěn)定枫弟。 可以有條件地提高切削速度和增大走刀量，以提高生 產(chǎn)效率鹏往。

另外淡诗，相對于整體合金刀具而言，其刀具成本上 也具有一定的優(yōu)勢伊履。

3.2 可轉(zhuǎn)位刀具在我公司應用對比

汽車外覆蓋件模具拉延模的凸模韩容，通常沿周為 陡峭側(cè)壁我公司現(xiàn)有的30mm球刀刀長有限，層切加工完后唐瀑，需要用50mm平底刀做輪廓加工群凶，增加了 換刀輔助時間。

63mm層切刀刀桿長度150~300mm哄辣，足以滿足我公司現(xiàn)生產(chǎn)凸模的層切请梢，并且可以同時把輪廓的層切粗加工完成，減少通常輪廓粗加工刀具的損耗力穗，整個粗加工過程不換刀笋棵，減少輔助時間，提高工作效 率褪鸳。表1為兩者示意圖對比蛾岳。

不同的刀片形狀有不同的刀尖強度，一般刀尖 角越大鱼雇，刀尖強度越大吗屏，反之亦然。圓刀片（R 型）刀 尖角最大礼猪，在機床剛性菱戒、功率允許的條件下拒徐，大余量、 粗加工應選用刀尖角較大的刀片慧跋。層切刀片采用最 佳圓弧形刀尖角莽每，主切削刃短、切削力小械兽，主軸轉(zhuǎn)速 要求低辖备，加工效率高。因此可適用我公司的多數(shù)機床使用呈驶。

例如：我公司的加工流程開粗加工一般在濟南二 機機床上加工拷泽，由于該機床最高轉(zhuǎn)速可達到6,000轉(zhuǎn)/ min，30mm球刀和63mm層切刀的兩種開粗程序均 可在其加工袖瞻。在N800 項目拉伸模的層切應用中司致， 30mm球刀層切程序在FP4000設備上切削速度慢， 聲音大聋迎，并且有顫振現(xiàn)象脂矫。經(jīng)程序在PowerMILL中更改為用63mm層切刀進行層切加工后，走刀順暢霉晕，平 緩庭再，切削均勻，且沒有噪聲牺堰。

4 經(jīng)濟效益分析

綜上所述拄轻，以往由于UG 安全問題考慮，采用30mm球刀層切萌焰，引入PowerMILL軟件后哺眯，可放心的應用63mm可轉(zhuǎn)位層切刀，提高生產(chǎn)效率篱瀑，使制造成本大大降低止槽。

我公司層切加工用刀具的具體參數(shù)如表2所示。

以09-JMC-024_028凸模數(shù)控加工工時為例：

僅凸乃拖兀可節(jié)省刀具成本：27.1 小時/8 小時×251 元-8小時/16小時×130元=785.26元揍久。

節(jié)約數(shù)控工時費用：（37.1-18）小時×200元/小時 =3,820元。由此桌偎，此套模具可節(jié)約加工成本：785.26+ 3820=4605.26元迁耘。

目前，PowerMILL在我公司已經(jīng)用于拉伸模具型 面的層切粗加工編程徊岂。按照我公司的模具年生產(chǎn)當 量粤未，如果在全工序型面粗加工中推廣應用，其經(jīng)濟效益可想而知。

5 結(jié)束語

大直徑可轉(zhuǎn)位層切刀具在模具型面粗加工中具有顯著的優(yōu)勢缚袒。在降低制造成本的同時付找，提高了生產(chǎn) 效率。通過應用PowerMILL編制的數(shù)控程序绢贵，其在模 具制造中的作用會得到更有效的發(fā)揮艰争。

自引入PowerMILL軟件進行層切加工以來，先后在我公司Z812桂对，北汽福田PU201,江鈴N800 車身甩卓， D310雙排，東風日產(chǎn)P32L蕉斜，日產(chǎn)D118項目逾柿，東風本田 2EE項目，神龍T88等項目的模具數(shù)控編程中應用蛛勉，取 得非常好的經(jīng)濟效果鹿寻。在縮短模具生產(chǎn)周期的同時 也降低了模具的制造成本。現(xiàn)在诽凌，隨著PowerMILL在 我公司模具加工中越來越廣泛地應用，其為公司創(chuàng)造 的效益將會越來越顯著坦敌。

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