基于UG的五轴联动数控加工技术在吹塑模具的应用

1 引言

　　目前，多轴数控机床在加工形状比较复杂的零件比较具有优势，五轴联动机床应用较广泛。五轴联动数控机床的特点：(1)加工过程中刀具角度可以随时调整。(2)能在一次装夹中加工多道工序。(3)机床加工性能好，主轴通常采用电主轴，驱动方式采用直线电机驱动田。同时，UG软件能很好支持多轴数控加工，且专用机床的后置处理器也较易开发实现。下面以吹塑模具为加工工件载体进行分析。

2 吹塑模具的加工工艺分析

　　2.1 机床选用

　　由塑料瓶吹塑模具，如图l所示。毛坯尺寸265x150x75。该模具型腔轮廓复杂，模具的加工精度要求很高，表面粗糙度要好。整个零件由型腔面和定位孔，销孔等特征组成。如果采用普通机床加工需要经过多道工序才能完成加工，因工序多，需要多次对刀，容易造成多次对刀和测量误差，多次累积误差后严重影响加工精度，所以往往最后一道工序还需要进行磨削以弥补加工中的误差和加工表面比较粗糙的缺点刚。

　　采用五轴联动数控机床加工，因其主轴可以实现一定角度的摆动，其采用球头刀具加工型腔时，刀具与工件的接触面积增大，从而大大的提高了线速度，而且主轴的转速很高，其加工出来的零件表面精度高，往往可以通过精加工就能达到图纸要求，而无需再进行研磨或抛光，使得加工效率大大提高。因此，选用DMU-60 MonoBLOCK五轴联动加工中心。

　　2.2 加工工艺规划与编程

　　(1)粗铣，主要目的是切除大量材料，切削方向采用顺铣，切削顺序采用是深度优先的原则。在UG软件中加工操作类型采用CAVOTY_MILL铣削方式。切削模式采用“跟随部件”模式。

　　(2)半精铣，主要目的是切除粗铣留下的凸台，为精加工做准备。UG软件中半精铣的操作方式通常采用Mill—Multi—Axis中的VARIBLE—CONTOUR(可变轮廓铣)。可变轮廓铣是用于精加工由轮廓曲面形成的区域的加工方法。它可以通过精确控制刀轴和投影矢量，使刀轨沿着非常复杂的曲面的复杂轮廓移动。驱动方式：曲面区域驱动。指定切削步长为“公差”，设置切削步长的内公差与切出公差为0.05mm。指定步进为“残余波峰高度”，并且残余高度设置为0.05mm。指定刀轴为“相对于驱动”，设定前倾角为15° ，设定侧倾角为30° ，勾选“应用光顺”。指定投影方向为刀轴。

　　(3)精铣，主要目的是高速铣削所有型面，并保证达到零件图纸规定的尺寸，形状以及位置精度和表面质量。在精加工的操作方式仍采用Mill—Multi—Axis中的VARIBLE—CONTOUR(可变轮廓铣)。驱动方式：表面积驱动方式。切削模式：螺旋。步距采用“残余高度”，残余高度为0.001mm，切削步长的内外公差为0.005mm。如表1所示。

　　(4)在加工过程中由于有较小的加工区域，如果采用一次开粗到位，就得使用直径较小的圆角刀，这会影响到整体加工效率和加剧刀具磨损，所以先采用直径较大的刀具进行开粗，再选用相对较小的圆角刀半精加工，这样就能保证精加工时的加工余量均匀。最后采用球头刀精加工，获得较高的加工精度，保证了吹塑模具的加工精度和加工质量。

　　(5)多轴编程是通过驱动曲面或驱动曲线按照一定的方法策略产生相应驱动点，然后把驱动点按照相关的投影方法投影到被加工的工件表面，再按照规则来生成刀具路径的。通过反复加工实践证明，吹塑模具加工驱动方案：半精加工，采用曲面区域驱动方式。精加工，采用的是表面积驱动方式。采用该方案吹塑模具加工质量、精度、加工效率大大提高，驱动曲面制作时也较简单。