基于PowerMILL的模具高速加工方法与实验研究

　　半精加工的目的是在所有加工表面产生均匀的切削量，尽可能的保证精加工的稳定进行，对于成功的精加工是必需的，而不充分的半精加工会对精加工时的表面质量、轮廓精度和刀具寿命产生负面影响。在实际工作中，编程人员对这个过程的重要性常常估计不足，把更多的编程时间花在粗加工和精加工上。

　　本例半精加工主要采用了PowerMILL的最佳等高精加工策略，该策略是综合了等高加工和三维偏置加工的混合策略。使用此策略时，模型的陡峭区域将使用等高精加工方法加工，平坦区域则使用三维偏置精加工方法加工。请勾选“修圆”和“螺旋”选项，减少抬刀并使刀路光顺。

4 精加工

　　精加工是工件加工过程的最后一步。它的目的是达到要求的最佳表面质量和外形精度。模具高速精加工阶段的策略取决于刀具与工件的接触点，而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变化而变化。对于由多个曲面组合而成的复杂曲面，应尽可能在一个工序中进行连续加工，而不是对各个曲面分别进行，以减少抬刀、下刀的次数。一般情况下，精加工曲面的曲率半径应大于刀具半径的1.5倍，以避免进给方向的突然变化。

　　精加工为高速加工提出了一个特殊的问题，即刀痕问题。由于零件形状的限制，对切削条件的妥协常常会在加工后的零件表面上留下可见刀痕。当然，可通过抛光的方法来消除这些刀痕，但这样就违背了使用高速加工的初衷。本例精加工主要采用了PowerMILL的三维偏置精加工。勾选“螺旋”选项后，螺旋方式加入到三维偏置精加工策略中，由于刀具始终和工件表面接触并以螺旋方式运动，因此，可防止刀具在切削表面留下刀痕。另外，螺旋方式没有等高层之间的刀路移动，避免了频繁进退刀对零件表面的影响。

　　在高速加工中，刀具轨迹拐角的处理是十分重要的，因为即使切削深度很浅，进给速度和走刀轨迹的剧烈变化也是造成刀具破损的重要原因之一。为避免这种情况，首先应调整进给速度，从而调整每一个刀刃的切削量。其次，如果使用与拐角半径相同的刀具直接加工，容易造成过切及刀具负荷猛然增加，所以，加工拐角最好是使用较小半径的刀具，一般情况下刀具半径最好为拐角半径的70%或更小，这样可使拐角处的进给方向变化平滑，避免刀具的突然转向。

　　本模具零件底部有一个30°，过渡圆弧半径（拐角半径）为3mm的拐角。拐角和型腔之间有一段狭长的区域。刀具在切入狭窄区域后，容易形成全刀宽切削，刀具载荷变大，需要在“高速加工”选项中设置摆线移动，如图4所示。摆线移动是专门针对高速加工的走刀方式。这种刀具轨迹使刀具在切削时距某条曲线（一般是零件的轮廓线及其平移线）保持一个恒定的半径，从而可使进给速度在加工过程中保持不变，而且这时的径向吃刀量一般取刀具直径的5%左右，因此刀具的冷却条件良好，刀具的寿命延长。这对高速加工是非常有利的。应用此加工策略时，利用PowerMILL的“边界”功能，把加工区域限制在一个很小的范围。最后生成的摆线加工轨迹如图5所示。

    图4 PowerMILL的摆线加工选项

    图5 摆线加工轨迹

　　用R3mm的球刀精加工后，在零件台阶底都会有余料未被加工，需要进行清角。本例采用PowerMILL的自动清角精加工策略。这种清角策略能够自动判断存在大量余量的尖角落，并首先在零件的陡峭区域生成缝合式清角刀路，然后在平坦区域生成沿着角落交线的刀路。应用此策略时，请注意设置切削重叠区域以消除接刀痕。