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一、前言 東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠是生產鍍件及模鍛的大型專業化生產廠家，擁有從20MN到120MN全系列的模鍛鍛壓機組40 多條錢，年產= 10萬t鍛件，并擁有年產5000多副各類模具的鍛模生產車間，數控銑床3 臺，Mikron 高速銑一臺，還有大量的電加工和機加工設備。 隨著現代經濟的飛速發展，市場對新產品鍛件的質量、價格、交貨期都提出了越來越高的要求。鍛模作為新產品鍛件生產的關鍵工裝，其質量、價格以及交貨期日益成為新產品開發成敗的關鍵因素。傳統的鍛模加工工藝方式已經很難滿足市場的需求，東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠鍛模制造系統近幾年承受了很大的壓力.生產車間基本上設有節假日.關鍵設備3 班生產，但在某些新產品上仍很難滿足其質量與交貨期方面的需求。 鍛模制造迫切需要一種高質量、高效率的加工方式，以提高鍛模質量，縮短制造周期，降低制造成本。高速加工技術的出現.很好地解決了鍛模制造所面臨的一些難題。因此，高速加工技術在鍛模制造行業得以迅速發展。東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠引進了一臺瑞士來克朗(Mikron)高速加工中心（VCP1000Duro）用于曲軸、連懺等精密、復雜鍛模的加工取得了顯著的效果。 二、兩種工藝的比較 目前，東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠鍛模加工的工藝路線一般為： 鍛模外形加工→圓弧銑或仿形銑粗加工型槽→熱處理→修磨基準面→電火花或數持電火花粗、精加工型槽→鉗工打磨拋光型槽→表面強化處理。這種加工工藝方式存在效率低、質量不高、生產周期長等恃點。 高速銑加工鍛模工藝為：鍛模外形加工→熱處理→修磨基準面-.高速銑加工型槽→表面強化處理.從中可以看出.高速加工鍍鍛模工藝省去了型槽粗加工、電火花粗.精加工.鉗工打磨等4 道工序。 通過高速銑還可節省電極材料、模型所用木材、以及制作電極、模型的工時和費用。 另外，高速精銑時，可用小直徑的銑刀加工出很小的圓角半徑，實現精細制造，節省大量的休整，打磨，拋光時間。 三、高速銑加工的特點 l. 效率高 高速銑削是一種不同于傳統加工的加工方式，與之相比，它主軸轉速高速切削進給速度高、切削量小，但單位時間內的材料切除量卻比一般就削增加3-6 倍，是電加工的5-10 倍，并且高速銑可簡化加工工序，縮短模具制造周期。它可使鍛模平均制造周期縮短半以上。 2. 精度高 由于高速銑加.L 切削深度及進結小，轉速高，工作平穩、振動小.同時在高速切削時， 95% 以上的切削熱被切屑帶走，因此工件變形小，可以獲得很高的加工精度和表面光潔度，高速銑加工能解決東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠前無精密模具加工手段的問題，提高模具的制造質量， 3. 制造成本低 可節省大量的石墨、木材和大量電極制造與木模制造工時，高速銑雖然消耗一些刀具.但具消耗精輯只有石墨電極的1/2 。 四、效益分析 以某曲軸鍛模為例.目前傳統鍛模加工工藝的總工序為22 道，總時間為256 小時，其中型槽加工時間為179 小時(仿形銑40 小時，電火花94 小時鉗工打磨拋光45 小時）。 高速銑加工曲軸鍛模的工藝的總工序為17道，總時間為120小時，其中加工型槽時間僅為44 小時。與傳統鍛模加工工藝相比減少5 道主序總時間縮短了1/2 ，型槽加工時間縮短了3/4 ，還提高了加工精度，通過檢查，誤差在O.lmm 以內、表面粗糙度為Ra 0.4，模具加工后甚至不用鉗工打磨拋光。另外，可節省大量的石墨、木材，經濟效益十分顯著. 五 高速銑加工策略對CAM系統的要求 高速加工有著不同于傳統加工的特殊的加工工藝要求，故應用于高速加下的數控自動編程系統CAM 系統必須能夠滿足相應的特殊要求。 (l) CAM 系統應具有很高的計算編程速度，高速加工中采用非常小的進給量與切深，故計算NC程序時需要很長的時間， CAM計算速度快且方便是非常重要的.另外，快的編程速度使操作人員能夠對多種加工工藝策略進行比較，以便采取最佳的工藝方案，并對刀具軌跡進行編輯和優化，以達到最佳的加工效率。 (2)高速加工的重要特征主就是能夠使用較小直徑的刀具加工出復雜的模具.系統能夠自動提示最短夾刀長度并自動進行刀具干涉檢查，這對于高速加工非常重要。 (3) 進給率優化處理功能，為了能夠確保最大的切削效率，并保證在高速切割時加加工的安全性，應根據加工瞬時余量的大小，由CAM 系統自動對進給率進行優化處理。 (4)符合高速加工要求的豐富的加工策略，與傳統方式相比，高建加工對加工工藝走刀方式有著特殊要求，因而要求CAM 系統能夠滿足這些特定的工藝要求 ☆應避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化， 以避免因局部過切而造成刀具或設備的損壞 ☆全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查，商量加工以高出傳統加工近10 倍的切削速度加工，一旦發生過切，其后果不堪設想，做CAM系統必須具有全程自動防過切處理能力，傳統的曲面CAM 系統是局部加工的概念，極容易發生過切現象，一般都是靠人正選擇干預的辦法來防止，很難保證過切防護的安全性，新一代的CAM 系統，應具備全程自動防過切功能，才能真正保證其安全性. ☆應保持刀具軌跡的平穩，避免突然加速或減速，下刀或行間過渡部分最好采用斜式下刀或回弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料.行切的端點采用圓弧連接，避免直線連援.殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至追到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成.刀具軌跡編輯功能也很重要，可通過裁剪修編以減少空刀，提高效率。 根據以上高速銑加工特點東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠為高速銑加工專門配備了De lcam公司的三維NC軟件(造型模塊為Power Shape 加工模塊為PowerMiII) ，該軟件除了曲面造型功能較強外，加工性能非常強大，幾乎支持目前己知的所有加工方式.刀具路徑編輯能力是它最強的地方，可以任意地刪除刀路，而不會產生工件過切.特別是它可全面支持高速銑(HSM)加工，為我們進行高速銑卻主編程提供了強有力的工具。 六.高速銑編程技術 高速銑加工鍛鎖是門全新的技術，只在全面地掌握相應的編程技術，才能充分發揮應有的效益.下面以加工某連桿終鍛模為例，敘述一下我們用PowerMill編制高速銑程序的過程和所用到的技術參數。該模具一套兩塊僅用3 小時就全部完成。 l、粗加工編程 粗加工采用層切加偏置的方式、使用刀具MICRO 100 ，其型號為XCI010003-82( ￠ 10 R3 圓角端銑刀) ,主軸轉數為500OOr/m ，進給率2500mm/min，公差0.05. 加工余量。徑向為o 2 、軸向為0.1 ，下切步距0.35，行距2.6 ，進刀方式為斜向選刀.以下是粗加工中的幾個注意事項： (1)由予東風汽車有限公司商用車鍛造廠引進的高速銑自帶換向減速功能，編程時加工進刀如采用螺旋方式，機床會減速進給，影響力加工效率，采用斜線進刀方式并有效控制斜線長度，可增加進刀速度，由于是端銑刀 ， 進刀角度不應大于5 .否則對刀具沖擊較大，容易打刀。 (2)刀具路徑連接參數很重要，給的不好，抬刀太多大高.尤其是粗加工合理的連接參數，可以大大減少不必要的抬刀提高加工效率。體來說：加工時快進高度表格中不選用絕對而選用相對快進，應盡量減少掠過距離下切距離和斜向進刀時的進刀高度短連接應選擇在幽面上，長連接應選擇掠過，安全高度應選擇掠過。 (3)根據東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠高速銑的特點，粗加工中的修圓和光弧連接功能都應去掉，這樣可減少重復刀路，提高效率. (4)加工余量徑向大于鈾向，主要是考慮到走刀時，如果刀具發生斷刀現象，徑向比軸向更容易扎刀。 (5)一定要用圓角端銑刀(牛鼻刀) 進行粗加工，它既可鏡平面又能銳側面，旋轉時有極高的線速度，切削效率最高。和平底刀相比他的側刃不易崩刀，個球頭刀相比，其行距可大好幾倍，加工效率高的多。 (6)加工翻新模具時，一定要定義合適的毛坯，否則由于加工余量不均，容易打刀，增加制造成本 (7)粗加工方式只易選用一次，不易用殘余粗加工方式而直接用半精加工中的高等加工方式代替，可提高加工速度一倍以上，需要注意的是后一把刀具的直徑要大于或等于前一把刀具直徑的1/2，否則會留下殘余留量，影響下一把刀具的切削. 2. 半精加工和精加工編程 (1)半精加工采用等高加工方式.，使用刀具MICRO 100，其型號為XC91010-5（6球帶頭刀），主軸轉數為15000r/min ，進給率3000mm/mln ， 公差0.03，加工余量0.08，下切步距0.2，進刀方式為垂直圓弧進刀。 (2)精加工采用等高加工和平行加工相結合的方式，有時也可采用最佳等高方式，使用刀具FRAISA其型號為U5283（4球帶頭刀），主軸轉數為19500r/min，公差0.01。加工余量0，下切步距0.1進刀方式為垂直圓弧進刀。 (3)清根加工，連桿桿部圓角半徑只有1.2mm，需要用R1刀具進行清根加工，方法是要先求出R2刀具加工不到的邊界，再用三維偏置加工邊界里的曲面，使用刀具FRAISA，型號為M5782-140（2球帶頭刀），其他加工參數同精加工一樣。以下是半精加工和精加工中的幾個注意事項： (1)采用垂直圓弧進刀，可減少下切刀路的長度。同時，下切刀路和切削刀路連接時保持相切，對刀具沖擊較小，還可以有效的保護刀具。 (2)刀具加工時的參數選擇，應嚴格按廠家提供餓數據，這樣才能最大程度的保護工具。 (3)清根不能直接用Powermill提供的清根程序。因為局部加工余量過大，容易打刀。要先求出殘余邊界，并放大2mm，再用三維偏置有外向內里進行加工，不僅表面質量可大大提高，且不易打刀。之所以用大刀加工，小刀清根方式精加工模具，而不用小刀一次加工完成，主要是從可以提高加工效率方面來考慮的。 (4)多數情況下應采用等高加工加工和平行方式相結合的方式。因為最佳等高以30自動把曲面分成陡峭和淺灘（平坦）兩個部分，用高等加工陡峭部分，用三維偏置加工淺灘部分，它們加工后的連接部分有接痕，邊面質量不高。而采用高等加工和平行加工方式的結合，可以控制陡峭和淺灘兩部分的邊界使之有一定的重合，加工后的連續部分無接痕，表面質量較高，并且利用平行加工淺灘曲面表面，刀痕和光潔度均好于三維偏置方式，在計算刀路時批，平行加工方式遠遠快于三維偏置方式。同時，為了提高加工效率，我們可以把陡峭和淺灘分界角改為20，可以減少一定走刀時間。 (5)刀桿碰撞檢查很重要，編程完成時，都要進行檢查，避免撞壞機床主軸。同時，可計算出加工時刀具的最短長度，盡可能的多夾持刀具加工時的長度。 七．提高高速銑編程的其他措施 在高速銑編程時，有很多措施可以提高變成速度并能減少編程錯誤。 1.建立用戶菜單 有些菜單上沒有的功能使用起來很不方便，需要鍵入大串英文字母，這就需要建立用戶菜單以方便用戶使用。具體方法： 先在我的電腦→高級→環境變量中將HOME 改為c;\DelcamHome ，再建立一個子目錄Pm il1 2 ，最后生成一個User_menu 的文件。進行處理后即可產生用戶菜單，如可添加一個刀具庫生成菜單等， 2.生成刀具庫 把東風汽車有限公司公司商用車鍛造廠現有的所有刀具輸入到刀具庫中，加工中使用刀具時，可直接在刀具庫中調用，不僅節省建立刀具時間，還可減少錯誤。具體方法:在加工目錄樹的空白處點擊右鍵，彈出用戶菜單選擇刀具庫生成菜單，輸入每個刀具的規格及參數即可， 3.產生宏命令 在編制加工程序時，許多環境變量，如切人切出連接、快進高度表格、后置處理文件中的輸出機床類型等，每次都要通過手工表面，浪費了大量的時間.我們可以定一個宏命令自動初始化環境參數，只要起動NC 軟件，用戶需要的環境變量就可自動加戴，可節約很多時時間值得注意的是該宏命令文件要命名為PmlocaLmac 可并放在軟件缺省國錄下，宏命令才能自動執行。 八 結束語 高速銑是繼數控銑、精密數控電火花之后，模具制造行業新近發展起來的一項新技術，它以效率高、精度高、制造成本低等特點，使模具制造變得高輯、快捷、簡便、可靠，高速銑是鍛模制造業發展的必由之路，它必將給模具制造業帶來一次巨大的變革。 |
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