基于NX CAM的汽车转向节终锻模膛的高速加工

    2.高速铣削工艺规划

    图2所示为转向节锻件图，该锻模特征可分为轴、盘和叉3个部分，由图2可见：盘部形状很扁，在锻模上形成了难加工的深沟槽部分；叉部小面多，曲面过度比较复杂；轴部为规则柱形，相对于其他两部分容易处理。为了确保刀路流畅和较好的加工质量，分别对其选用不同的铣削策略。

    轴与叉部分型腔铣等高开粗之后，对轴部分曲面采用固定轴曲面轮廓铣。深沟槽部分通常情况下采用插铣进行加工，但考虑到高速加工时插铣对刀具及机头损害极大，故使用小直径刀具与轴、叉部分一并进行粗加工，并采用等高轮廓铣层优先加工壁面与底面，清根之后采用平面铣精铣锻模承击平面等其他平面。

图2 汽车转向轴锻件图

    （1）粗加工

    在加工之前使用NC助理分析模膛，以选择合适的刀具尽可能多地去除大部分余量。经分析，模膛最小园角为R3，深沟槽部分两壁的距离约为16mm，深度为58mm，毛坯尺寸为450mm×450mm×200mm，由于大铣刀无法直接加工到叉部的小特征和盘部，因此选用φ50和φ10的端铣刀分两部分开粗，余量分别为0.8mm和0.5mm，具体加工参数见表。

    （2）半精加工

    为了清除粗加工留下的刀痕，并为高速精加工准备均匀的余量，选用固定轴曲面轮廓铣中的“FIXED_COUNTOUR”对模膛进行半精加工。该铣削方法通过精确控制刀具轴和投影矢量，由驱动几何计算接触点，并补偿刀具半径值，以使刀具沿着非常复杂的曲面轮廓运动。该加工阶段采用φ6球刀铣深沟槽部，用φ8球刀铣轴部和叉部。在加工深沟槽部时应设置较大的切削深度0.5mm。

    （3）精加工

    本锻模的精铣包含3个部分：盘叉精铣、轴部垂直轴向走刀精铣和承击面等平面精铣。精铣阶段设置加工余量为0。首先采用φ10端铣刀精精铣承击面、矩形枕位等平面，加工方法为“FACE_MILLINHG_AREA”，并采用往复式切削走刀。其次，用φ6球刀精铣轴部曲面，为了取得较好的曲面质量和更好地加工过度圆角，修改走刀方向垂直与轴向，如图3所示。最后，不换刀继续精铣盘部与叉部曲面，切削深度和宽度均为0.2mm，主轴转速5000r/min，进给速度600r/min。

图3 轴部精铣走刀路径图

    （4）清根加工

    在一系列粗加工与精加工之后，模具上仍有一些残留余料，包括小曲面、圆角等位置。根据前面NC助理的分析数据选取φ3球刀清除死角余料和加工圆角部分。加工方法为“FLOWCUT_MULTIPLE”，该方法能够沿着部件表面的圆角或者凹面进行多刀路铣削。NX CAM处理器能自动选择最佳规则来确定清根的方法和路经，并优化刀轨，使得刀具与部件保持接触的同时最小化非切削移动。