四轴三联动数控技术在模膛加工中的应用

1 前言

　　辊锻模膛在辊锻工艺中属关键工艺装备，它的制造精度直接影响着汽车前轴的尺寸精度及其成型。以前辊锻模膛的加工一般采用手工划线，普通镗床锁削型腔，经多次手工修磨工序才能完成。这样获得的模膛型腔尺寸不能满足设计要求。近年来，国外对于这类分模面为圆弧面的模具型腔有采用靠模铣(仿形加工)技术制造的成功经验，但这种加工方式只适于型腔结构简单及前轴型号不经常更换的情况。

　　作为大直径(800~1000mm )辊锻模膛的加工，目前在国内无先进的加工技术可借鉴。为此，根据辊锻模膛的材质(SCrMnMo,43~52HRC)、使用特性和设计要求等，研究开发了辊锻模膛四轴三联动数控加工技术，解决了辊锻模膛加工难题。以龙门式数控锉铣床加工前轴辊锻模膛为例，介绍数控加工技术在模膛加工中的应用情况。

2 数控机床和加工程序

　　龙门式数控锁铣床的控制系统采用OKUMAOSP7000MC-R，型号为AKAD2412/1，具有四轴(X,Y,Z,C)控制、四轴联动的功能。其中X,Y,Z是移动轴，C为数控回转工作台(TK121100型)转动轴。数控回转工作台的直径为1100mm，能够满足辊锻模膛加工要求。由于前轴辊锻模膛的截面形状较复杂，空间尺寸繁多，因此采用UG作为辊锻模膛辅助制造的数控编程软件，以提高辊锻模膛质量和合格率，缩短制造周期。

　　UG提供了二至五轴的数控铣削加工手段〔包括四轴三联动数控铣削)，可根据辊锻模膛加工需要进行数控编程。利用UG的加工仿真模块可以对编制的程序进行仿真，及时纠正过切、撞刀、掉刀等加工问题，从而获得理想的加工效果。利用后置处理文件可将刀位文件转化成数控机床能够识别的NC代码程序，通过串行接口或软盘输人到数控机床。

3 前轴辊锻模膛三维造型

　　前轴辊锻模膛的三维造型不仅与实物相似，还可以为系列化产品提供完整的数据库数据，而当客户要求变更产品尺寸或图样时，利用数据库数据可以避免大量的重复劳动。

　　在创建汽车前轴辊锻模膛三维模型过程中必须注意以下事项。

　　建模前首先考虑前轴辊锻模膛各个特征的合理生成方式和顺序，将整个建模过程和辊锻模膛的工艺特性结合起来进行预建模。

　　尽量简化数模特征结构，节约造型时间。

　　必须先根据模膛截面和轮廓尺寸构造基准线，建立模膛的直型腔线框构架;其次，利用UG的辊圆指令(Roll)将直型腔转化为分模面为圆弧面的辊锻模膛;辊锻模膛的几何要素采用Spline曲线构成，最后由这些曲线建立辊锻模膛的曲面。

4 前轴辊锻模膛的加工

　　前轴辊锻模膛结构如图1所示。

图1 前轴辊锻模膛结构 

　　前轴辊锻模膛的加工过程为:检查、划线-立车(模具外表面加工)-型腔划线-镗(型腔粗加工)-数控铿铣(精加工型腔)-修整外表型面、装配、调试。