王雪薇　李樹偉

摘 要：文章介紹全封閉烘壓線圈模具整體數(shù)控加工的特點(diǎn)，研究提高加工效率的方法，指出高速加工的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。整體數(shù)控加工模具的材料利用率低，只用在高附加值和高精度的產(chǎn)品中，對(duì)提高產(chǎn)品的加工效率具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：全封閉烘壓線圈模具；高速加工；材料利用率；高精度；加工效率

引言

常規(guī)數(shù)控加工編程方法是使用通用的軟件來計(jì)算加工的刀路，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工件的自動(dòng)數(shù)控加工。隨著數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了高速加工的理論，它有兩個(gè)衡量指標(biāo)：一是主軸高轉(zhuǎn)速；二是快速進(jìn)給量。高速加工方式具有明顯的優(yōu)勢(shì)是切削效率高，材料去除率是常規(guī)切削的2～5倍；切削力小，主軸軸承、刀具和工件受力均??；刀具和工件受熱影響??；高速加工的速度高，機(jī)床激振頻率遠(yuǎn)高于工藝系統(tǒng)固有的頻率，容易獲得較高的工件表面質(zhì)量。目前使用的是通用數(shù)控編程軟件，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工件的數(shù)控加工，在高效率的今天，開始研究通過優(yōu)化數(shù)控編程來提高加工效率。

1 提高加工效率的技術(shù)方法

高質(zhì)量的數(shù)學(xué)模型是實(shí)施數(shù)控編程的前提和必要條件。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品建模誤差一般包括數(shù)據(jù)輸入的隨機(jī)誤差、曲線和曲面的逼近誤差、曲線和曲面光順處理公差以及構(gòu)造曲面方法不當(dāng)而產(chǎn)生的誤差。[1]

在進(jìn)行數(shù)控編程的前期，要確保數(shù)學(xué)模型的正確性和完整性。對(duì)于同一個(gè)對(duì)象，往往可以用多種加工的策略來計(jì)算刀具路徑，應(yīng)保證刀具路徑無碰撞、無過切、分布均勻、切削用量和負(fù)載均勻。

在這里以全封閉烘壓線圈模具為依托，進(jìn)行優(yōu)化數(shù)控編程提高加工效率的實(shí)踐。全封閉烘壓線圈模具是大型線圈模具。分為一模單壓和一模雙壓兩種類型。其中一模雙壓線圈的模具是創(chuàng)新型產(chǎn)品，首次進(jìn)行數(shù)控加工，實(shí)現(xiàn)一個(gè)模具完成兩個(gè)線圈的制造。線圈模具的長(zhǎng)度接近700mm，是整體數(shù)控加工摳出。毛坯重量223kg，加工完成的工件重量108kg，去除材料重量是115kg。去除的材料超過了總重量的一半，材料利用率低，如此低的材料利用率只是應(yīng)用在高精度和高附加值的產(chǎn)品上。一個(gè)項(xiàng)目至少要有12件模具，一年需要加工5個(gè)以上的類似模具項(xiàng)目，數(shù)量巨大，切除材料量大，產(chǎn)品精度高、附加值也高，優(yōu)化數(shù)控編程提高加工效率非常有意義。

數(shù)控編程要實(shí)現(xiàn)高速加工，可以通過多種方法結(jié)合來實(shí)現(xiàn)：（1）參數(shù)偏置加工策略。利用自定義的參數(shù)線進(jìn)行偏置方法求出光順連續(xù)的刀路。（2）模具方式區(qū)域清除。依據(jù)毛坯進(jìn)行計(jì)算，避免出現(xiàn)“拐折刀路”和碰撞發(fā)生。（3）控制輪廓和區(qū)域切削方向。保證了切削方向的一致性。（4）模具高級(jí)偏置刀具由外部向內(nèi)切削。刀具從外部進(jìn)入，避免“踩刀”和“撞刀”。（5）進(jìn)行輪廓光順。避免拐角突變轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)高速的切削運(yùn)動(dòng)。（6）賽車線光順。實(shí)現(xiàn)切削量的均勻，保證切削過程有恒定的切削負(fù)載。（7）刀路的連接光順。實(shí)現(xiàn)了刀路和刀路之間的連續(xù)光順，可實(shí)現(xiàn)切削的速度恒定。（8）控制增加從外側(cè)接近。從外側(cè)接近，控制進(jìn)入速度避免碰撞。（9）自動(dòng)檢查干涉和過切。確保刀具和機(jī)床的安全。（10）短連接使用圓形圓弧。切削速度恒定，實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。

2 數(shù)控加工方法的研究

2.1 一模單壓線圈模具

2.1.1 沒有優(yōu)化的常規(guī)方法

使用常規(guī)通用軟件進(jìn)行編程，由于刀具路徑無法進(jìn)行輪廓和余量的光順，存在大量的拐角突變轉(zhuǎn)向，根本無法實(shí)現(xiàn)高速切削。更沒有實(shí)現(xiàn)賽車線的光順來保持高速的進(jìn)給。（見圖1）一模單壓線圈的模具用時(shí)06：10：38，在實(shí)際加工中所有的時(shí)間是8小時(shí)。

2.1.2 優(yōu)化的刀路路徑

采用專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)控編程，可以實(shí)現(xiàn)刀具路徑輪廓、賽車線、刀路連接區(qū)域的光順處理，沒有突變轉(zhuǎn)向的拐角，保證了恒定的高速進(jìn)給、恒定的切削用量和機(jī)床輸出功率，實(shí)現(xiàn)了真正意義的高速切削。（見圖2）一模單壓線圈的模具用時(shí)02：09：57，在實(shí)際加工中所有的時(shí)間是3小時(shí)。節(jié)省了5小時(shí)的數(shù)控機(jī)床加工時(shí)間。

2.2 一模雙壓線圈模具

2.2.1 沒有優(yōu)化的常規(guī)方法

采用通用軟件進(jìn)行編程，由于刀具路徑無法進(jìn)行輪廓和余量的光順，存在突變轉(zhuǎn)向的拐角，無法實(shí)現(xiàn)高速切削，（見圖3）雙線圈的模具用時(shí)12：00：25，在實(shí)際加工中所有的時(shí)間是13小時(shí)。

2.2.2 優(yōu)化刀路路徑

采用專用軟件進(jìn)行數(shù)控編程，可以實(shí)現(xiàn)刀具路徑輪廓和余量的光順處理，沒有突變的拐角，實(shí)現(xiàn)了真正意義的高速切削。（見圖4）雙線圈的模具用時(shí)03：49：20，在實(shí)際加工中所有的時(shí)間是5小時(shí)。節(jié)省了8小時(shí)的加工時(shí)間。

3 結(jié)束語

全封閉烘壓線圈模具的粗加工序，共4件單線圈的模具，8件雙線圈的模具計(jì)算出優(yōu)化結(jié)果：

在一年已知的線圈模具共有五套，數(shù)控加工的時(shí)間可以優(yōu)化節(jié)省約420小時(shí)，數(shù)控龍門銑床以單價(jià)用271元/小時(shí)計(jì)算，271元*420小時(shí)=11.38萬元，經(jīng)濟(jì)效益非?？捎^。

參考文獻(xiàn)

[1]朱克億.PowerMill高速數(shù)控加工編程導(dǎo)航[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

作者簡(jiǎn)介：王雪薇（1980-），女，2003年畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)在哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司工作，從事數(shù)控編程及標(biāo)準(zhǔn)化工作，工程師。