在模具制造中，三維型面的數(shù)控加工一直是一個難點(diǎn)。在傳統(tǒng)的加工中，三維型面一直采用大量的研修來實(shí)現(xiàn)，這樣就必然影響模具的質(zhì)量和加工效率。如果能將型面三維造型和數(shù)控加工技術(shù)相結(jié)合，就能夠大大提高工作效率和模具質(zhì)量。

　　模具型面三維造型和數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代化模具生產(chǎn)中不可缺少的一部分，也是CAD/CAM 技術(shù)在模具生產(chǎn)中應(yīng)用的核心內(nèi)容。對模具型面造型和數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行研究，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

　　小音箱前面板的模具，凸凹模形狀復(fù)雜，造型困難，傳統(tǒng)的加工甚至難以實(shí)現(xiàn)，即使能夠?qū)崿F(xiàn)也不能保證精度， 加工效率極低。本文將利用MasterCAM9.0對小音箱前面板模具的凸模進(jìn)行三維造型和數(shù)控加工研究。

一、小音箱前面板凸模的加工造型設(shè)計(jì)

　　小音箱前面板模具，如圖1 所示。利用產(chǎn)品曲面模型進(jìn)行靠破孔填充生成小音箱前面板凸模，造型設(shè)計(jì)步驟如下：

　　(1)打開預(yù)先作好的小音箱前面板右鍵，彈出記事本對話框顯示相應(yīng)的G代碼加工程序文件；

　　(2)選擇 Main Menu命令回主菜單；

　　(3)選擇Create/surface/trim/extend/fill holes命令，填充靠破孔；

　　(4)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(5)選擇Xform/Rotate/All/Entities命令，旋轉(zhuǎn)所有幾何圖形；

　　(6)選擇Main Menu 命令回主菜單；

　　(7)選擇create/curve/One edge命令，繪制曲面的一條邊界；

　　(8)選擇Main Menu 命令回主菜單；

　　(9)選擇子菜單中的Level命令，系統(tǒng)彈出圖層設(shè)定對話框，關(guān)閉第2～4層，單擊OK 按鈕；

　　(10)選擇Modify/trim/2entities命令，進(jìn)行兩物體修剪；

　　(11)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(12)選擇Xform/Ofs ctour 命令，進(jìn)行串聯(lián)偏移；

　　(13)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(14)選擇Create/Surface/Trim/Extend 命令，進(jìn)行曲面修剪延伸；

　　(15)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(16)選擇子菜單中的Level命令，系統(tǒng)將彈出圖層設(shè)定對話框，打開第2～4 層，單擊“OK”按鈕，凸模結(jié)果如圖1 所示。

二、小音箱前面板凸模的軌跡生成及虛擬加工

　　加工前的準(zhǔn)備：把圖形中心點(diǎn)移到坐標(biāo)原點(diǎn)，圖形最高點(diǎn)移到Z=0 處。

　　1.采用Φ20的圓鼻刀對凸模45°平行粗加工，預(yù)留量為1粗加工步驟如下:

　　(1)單擊頂部工具欄中的俯視構(gòu)圖面按鈕；

　　(2)選擇Toolpaths/Surface/Rough/Parallel命令，進(jìn)行曲面平行粗加工；

　　(3)選擇Boss命令，進(jìn)行凸體曲面平行粗加工；

　　(4)選擇All/Surface命令，對所有曲面進(jìn)行平行粗加工；

　　(5)選擇Done命令執(zhí)行；

　　(6)系統(tǒng)彈出的曲面平行粗加工對話框，在刀具欄空白區(qū)內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜中選擇[Get Tool FormLibrary]命令，系統(tǒng)彈出刀具庫對話框，選擇一把φ20的圓鼻刀，單擊“Ok”按鈕；

　　(7)在刀具參數(shù)設(shè)定對話框內(nèi)，選擇[Parameters]選項(xiàng)卡，輸入相關(guān)參數(shù)，單擊Ok 按鈕；

　　(8)選擇曲面平行粗加工對話框中的[Surface Parameters]選項(xiàng)卡，輸入相關(guān)參數(shù)；

　　(9)選擇曲面平行粗加工對話框中的[Rough Parallel Parameters]選項(xiàng)卡，輸入相關(guān)參數(shù)，單擊“確定”按鈕；

　　(10)選擇Done命令；

　　(11) 系統(tǒng)產(chǎn)生平行粗加工刀具路徑；

　　(12)選擇Backup命令，返回上一層菜單；

　　(13)選擇Job Setup命令，進(jìn)行工件參數(shù)設(shè)定，在彈出的工件參數(shù)設(shè)定對話框中輸入工件設(shè)定參數(shù)，單擊“Ok”按鈕；

　　(14)選擇Operations命令，系統(tǒng)彈出加工操作管理對話框；

　　(15)單擊Verify 按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，系統(tǒng)彈出實(shí)體加工模擬播放對話框，單擊執(zhí)行按鈕，Φ 20 的圓鼻刀對凸模平行粗加工；

(16)單擊實(shí)體加工模擬播放對話框右上角的關(guān)閉按鈕，關(guān)閉實(shí)體加工模擬。

　　　　2.采用Φ20的平銑刀對凸模45°淺平面精加工

　　主要步驟如下：

　　(1)選擇Surface/Finish/Shallow命令，進(jìn)行曲面淺平面精加工；

　　(2)選擇All/Surfaces命令，對所有曲面進(jìn)行淺平面精加工；

　　(3)選擇Done 命令執(zhí)行；

　　(4)系統(tǒng)彈出曲面淺平面精加工對話框，在刀具欄空白區(qū)內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇[Get ToolFrom Library]命令，系統(tǒng)彈出刀具庫對話框，選擇一把φ 20 的平銑刀，單擊“Ok”按鈕；

　　(5)在刀具參數(shù)設(shè)定對話框內(nèi)，選擇[Parameters]選項(xiàng)卡，輸入刀具參數(shù)，單擊“Ok”按鈕；

　　(6)選擇曲面淺平面精加工對話框中的[Surface Parameters]選項(xiàng)卡，輸入?yún)?shù)；

　　(7)選擇曲面淺平面精加工對話框中的[Finish Shallow Parameters]選項(xiàng)卡，輸入?yún)?shù)，單擊(確定)按鈕；

　　(8)選擇Done命令執(zhí)行；

　　(9)單擊頂部工具欄中的屏幕刷新按鈕，系統(tǒng)產(chǎn)生淺平面精加工刀具路徑；

　　(10)選擇Backup命令，返回上一層菜單；

　　(11)選擇Operations命令，系統(tǒng)彈出加工操作管理對話框；

　　(12)實(shí)體加工模擬同上。

　　3.采用Φ6的球頭刀對凸模45°平行精加工

　　(1)選擇Surface/Finish/Parallel 命令，進(jìn)行曲面平行精加工；

　　(2)選擇All/Surfaces命令，對所有曲面進(jìn)行平行精加工；

　　(3)選擇Done命令執(zhí)行；

　　(4)系統(tǒng)彈出曲面平行精加工對話框，在刀具欄空白區(qū)內(nèi)單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇[Get Tool FromLivrary]命令，系統(tǒng)彈出刀具庫對話框，選擇一把φ6的球頭刀，單擊“Ok”按鈕；

　　(5)在刀具參數(shù)設(shè)定對話框內(nèi)，選擇[Parameters]選項(xiàng)卡，輸入?yún)?shù)，單擊“Ok”按鈕；

　　(6)選擇曲面平行精加工對話框中的[Surface Parameters]選項(xiàng)卡，輸入?yún)?shù)，單擊[Check Surface/Solid]選項(xiàng)中的[Select]按鈕，按組合鍵Alt+T關(guān)閉刀具路徑顯示，選擇Add 命令，選擇如圖2 所示的平面p27 為干涉面；

　　(8)選擇Done命令執(zhí)行，系統(tǒng)返回曲面平行精加工對話框；

　　(9)選擇曲面平行精加工對話框中的[Finish Parallel Parameters]選項(xiàng)卡，輸入的參數(shù)，單擊[確定]按鈕；

　　(10)選擇Done 命令執(zhí)行；

　　(11)按組合鍵Alt+T打開刀具路徑顯示，系統(tǒng)產(chǎn)生如圖3所示的平行精加工刀具路徑；

　　(12)選擇Backup命令，返回上一層菜單；

　　(13)選擇Operations命令，系統(tǒng)彈出加工操作管理對話框；

　　(14)單擊Select All 按鈕，即選擇所有的加工操作；

　　(15)單擊Verify按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，系統(tǒng)彈出實(shí)體加工模擬播放對話框，單擊執(zhí)行按鈕，Φ 6 的球刀對凸模平行精加工結(jié)果如圖3 所示；

　　(16)單擊Post按鈕，自動生成全部加工程序(限于篇幅程序略)。

三、程序修改、程序傳輸和數(shù)控加工

　　1. 程序修改

　　CAD/CAM在加工中心上的應(yīng)用是以程序?yàn)榧~帶的，而生成的NC程序，有的指令或符號往往與加工中心或數(shù)控機(jī)床不兼容，這就需要根據(jù)采用的系統(tǒng)進(jìn)行程序修改。我們采用的是SIMENS802D 系統(tǒng)，對生成的程序作如下修改：

　　(1)將生成的NC 程序中的半徑符號R，改為CR=；

　　(2)根據(jù)零件的實(shí)際要求和機(jī)床的實(shí)際情況，對主軸速度S、進(jìn)給率F、有無切削液等參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)修改；

　　(3)生成的NC 程序有很多說明性的部分(在括號內(nèi)的部分)，這可以增加程序的可讀性，便于操作員管理程序，在不影響加工結(jié)果的情況下也可刪去。

　　2. 程序傳輸

　　數(shù)控程序的傳輸可以利用C A D /CAM 軟件的通信功能，通過接口與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行通信，也可以通過專用的通信軟件，如D N C 軟件進(jìn)行傳輸。本例采用軟件的方式傳輸。

　　通過控制系統(tǒng)的RS232接口，可以從機(jī)床中讀出數(shù)據(jù)并傳輸?shù)酵獠吭O(shè)備中，同樣，也可以從外部設(shè)備把數(shù)據(jù)再讀入到機(jī)床中。

　　讀入操作步驟：

　　(1)打開“程序管理器”，進(jìn)入NC程序主目錄；

　　(2)按“讀入”鍵，按此鍵通過RS232 接口裝載零件程序；

　　(3)在PC 機(jī)上選定程序，按“回車”鍵；

　　(4)按機(jī)床上的“啟動”鍵，用此鍵啟動輸入過程。

　　3．?dāng)?shù)控加工

　　根據(jù)工件的特點(diǎn)和機(jī)床的情況，選用壓板夾具夾緊毛坯，再進(jìn)行合理的對刀，啟動機(jī)床運(yùn)行程序，即可完成加工。

四、結(jié)束語

　　為了提高模具的質(zhì)量、精度和生產(chǎn)效率，人們在模具生產(chǎn)過程中越來越廣泛地使用CAD/CAM設(shè)計(jì)和CNC數(shù)控加工相結(jié)合的制造方式。如何使模具結(jié)構(gòu)更合理，數(shù)控加工效率和精度更高，一直是模具設(shè)計(jì)和制造人員努力研究的方向。特別是對三維型面的造型和加工，傳統(tǒng)的造型和加工方法很難實(shí)現(xiàn)，即使能夠?qū)崿F(xiàn)效率和精度也很低，因此將造型設(shè)計(jì)與數(shù)控加工有機(jī)地結(jié)合起來，對小型模具加工將是很好的選擇。