1 引言

　　Cimatron的數(shù)控加工技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先的地位，被世界普遍認(rèn)為是最杰出的數(shù)控編程設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一。它提供了較全面的加工應(yīng)用功能，如數(shù)控銑削(2.5～5軸)、數(shù)控鉆孔、數(shù)控車、數(shù)控沖裁、數(shù)控線切割和電極設(shè)計(jì)等。另外Cimatron提供了可靠而直觀的軌跡校驗(yàn)和仿真模擬，它以彩色圖的形式顯示當(dāng)前加工結(jié)果及其余量，具有可視化的仿真模擬功能，使用戶可以檢查加工過(guò)程的合理性與正確性，可以分切、旋轉(zhuǎn)來(lái)觀察加工的結(jié)果，還可以進(jìn)行多達(dá)五軸仿真校驗(yàn)，定量分析，加工工時(shí)估算等等，用戶也可以手工單步檢查生成的刀具軌跡。Cimatron也為用戶提供了靈活方便的軌跡編輯，用戶可以對(duì)已有的刀具軌跡進(jìn)行拷貝：陣列拷貝和旋轉(zhuǎn)拷貝，還可以用手工的方式對(duì)生成的刀具軌跡進(jìn)行方便而靈活的修改：刪除不合理的走刀路徑，對(duì)刀具軌跡進(jìn)行投影等。Cimatron為滿足對(duì)加工質(zhì)量、效率日益提高的要求提供了高速銑削技術(shù)，如NURBS插補(bǔ)G代碼，尖角部位的圓滿走刀，從外到內(nèi)的毛坯光滑環(huán)切，刀具載荷的分析與自動(dòng)優(yōu)化等其他工具。

　　現(xiàn)以一個(gè)具體的模具零件為例，詳細(xì)介紹Cimatron編程方法。如圖1所示的是空調(diào)分體室內(nèi)機(jī)的面板，它是由復(fù)雜曲面組成。加工中心加工其模具型芯、型腔的效果將直接影響到空調(diào)器的外觀和產(chǎn)品質(zhì)量。采用Pro／ENGINEER2001軟件設(shè)計(jì)面板定模型芯的三維數(shù)據(jù)模型，并利用Pro／E進(jìn)行分模，然后把圖形轉(zhuǎn)換成Cimatron文檔，并在Cimatron下進(jìn)行數(shù)控編程，然后將后處理的程序傳送至數(shù)控機(jī)床上完成面板模具的實(shí)際加工。

2 工藝流程分析

　　模具零件定模型芯的加工工序一般分為粗加工、局部粗加工、半精加工(一)、半精加工(二)、精加工和清角等工序。根據(jù)該空調(diào)分體室內(nèi)機(jī)面板定模型芯的形狀及要求分析，該模具零件需要加工的曲面的精度要求很高，因此精加工時(shí)的精度應(yīng)取0.005mm較合理。在數(shù)控編程中，要特別注意模具零件基準(zhǔn)角的設(shè)置是否有利于工件裝夾及操作。盡可能一次裝夾能完成各個(gè)工序，為此，定位時(shí)以型芯下平面為定位基準(zhǔn)，可以方便地完成其他各個(gè)曲面的加工。

3 數(shù)控加工

　　Cimatron 12.0軟件具有強(qiáng)大的加工能力，而且也能讀取如UG、Pro／E等其他軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。用Cimatron NC模塊進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)智能化編程，其步驟為：①根據(jù)模型特點(diǎn)，擬訂加工工藝；②進(jìn)行每步編任，確定加工方法以及刀具、進(jìn)給速度、刀間距等參數(shù)，生成刀具路徑，并進(jìn)行刀具路徑的模擬檢查；⑧生成NC程序；④用CNC傳輸軟件將NC程序傳輸給相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床；⑤準(zhǔn)備好加工毛坯、刀具、夾具后在數(shù)控機(jī)床上加工。

　　下面以此模具的定模型芯為例簡(jiǎn)述其數(shù)控銑削加工過(guò)程：

　　如圖2所示為面板定模型芯，其毛坯尺寸為852mm×305mm×77mm，整體加工深度為20．50mm。用內(nèi)六角螺釘將4個(gè)方鐵塊固定在定模芯上，在實(shí)際加工時(shí)只需將這4個(gè)方鐵塊固定在機(jī)床工作臺(tái)上即可，其整個(gè)型腔采用Cimatron 12.0軟件加工模塊進(jìn)行數(shù)控編程，基準(zhǔn)角在零件右下角(如圖2所示)。安全高度(CLEAR)設(shè)為90mm，加工過(guò)程為：先粗加工整體型腔 局部粗加工(清角) 半精加工成型曲面 再次半精加工 精加工成型曲面 清角的方式。

　3.1 整體粗加工(WCUT)

　　使用Φ50R5銑刀，采用WCUT—CONTOURROUGH粗加工，轉(zhuǎn)角處圓弧為R5mm，螺旋角(RampAngle)為5°，加工的最大高度(Z—up)為77.5mm，最低高度(Z-dowm)為30mm，切深(Down Step)為1.0mm，步距(side Step)為35．0mm，粗加工余量(SRF.OFFSET)為1.0mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.05mm，銑削方向?yàn)镾PIRAL，切割方向?yàn)镮nside Out，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度(FEED)為1200mm/min。使用程序執(zhí)行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖3所示。

　　3.2 局部粗加工(WCUT)

　　由于開(kāi)粗時(shí)用的刀具是Φ50R5，在型腔的四個(gè)角上加工殘留量較多，為保證半精加工時(shí)的加工余量比較均勻，采用局部精加工方式，將型腔的4個(gè)角局部半精加工。選用Φ16R0.8涂層鑲片銑刀，采用WCUT精加工方式，加工的高度(Z—up)為77mm，(Z—dowm)為58mm(開(kāi)精深度為57.2mm)，切深(Down Step)為0.3mm，粗加工余量(SRF.OFFSET)為O.4mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.05mm，銑削方向?yàn)殡p向銑，零件是否為開(kāi)放零件(Open Part)為OUT+ISLAND，主軸轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度(CUT—FEED)為1500mm/min。使用程序執(zhí)行(Exeeute)功能，加工刀具軌跡如圖4所示。

　　3.3 半精加工(WCUT)

　　使用Φ25R0.8涂層鑲片銑刀，采用WCUT精加工方式，加工的最大高度(Z—top)為77mm，加工的最低高度(Z_bottom)為30mm，切深(Down Step)為0.45mm，粗加工余量(SRF．OFFSET)為0.3 mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.02，銑削方向(Milling Direction)為Climb Milling，零件是否為開(kāi)放零件(Open Pm)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE—SPEED)為2000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為1500mm/min。使用程序執(zhí)行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖5所示。

　　3.4 半精加工(SRFPKT)

　　經(jīng)過(guò)上述粗加工工序后，型腔輪廓基本加工出來(lái)；但由于型腔各部位加工后余量相差太大，且有的位置余量較多，不宜直接精加工，須經(jīng)過(guò)一次半精加工(SRFPKT)后，使各部位精加工余量基本相同(約0.1—0.15mm)，才能進(jìn)行精加工。該工序使用Φ16(R8)球頭銑刀，采用SRFPKT的加工方式，步距(SideStep)為0.6mm，粗加工余量(SRF．OFFSET)為0.1mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.01，切割角(Milling atAngle)為45°，方向(Direction)為雙方，加工范圍為型腔口部邊線，設(shè)置為ON，偏距為6，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDULSPEED) 為1800轉(zhuǎn)／min， 進(jìn)給速度(CUT_FEED)為2000mm／min。使用程序執(zhí)行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖6所示。

3.5 精加工(一)(SRFPKT)

　　經(jīng)過(guò)上述半精加工(SRFPKT)后，型腔各部位加工余量基本相同(約0.1～0.15mm)，現(xiàn)在可用SRFPKT進(jìn)行精加工。該工序用Φ12R6鎢鋼球頭銑刀，采用SRFPKT的加工方式，步距(Side Step)為0.1mm，粗加工余量(SRF．OFFSET)為0.0mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.01，切割角(Miuing at Angle)為135。，方向(Direction)為雙方，加工范圍為型腔口部邊線，設(shè)置為ON，偏距為4，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDUbPEED)為1800轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度(CUT-FEED)為800mm/min。使用程序執(zhí)行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖6所示。

　　3.6 精加工(二)(清角)

　　型腔最小的R角是R4，而精加工用的刀具是Φ12R6，不能對(duì)型腔完全加工。對(duì)上次精加工沒(méi)有加工到的部分，采用Cima啪n的清角模塊功能進(jìn)行編程。清角加工選用6R3鎢鋼銑刀，粗加工刀具為Φ12R6，加工余量(Suface Offset)為0mm，加工精度(SRF.ToL.)為0.01，清角類型為SPILT HORz.，VERT.，清角模塊為CUeANUP，銑削方向(MillingDirection)為Spiral cut，切削方向(Cut Direction)為Outside in(由外至內(nèi))，零件是否為開(kāi)放零件(0penPart)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE—SPEED)為2000轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為1000mm/min。使用程序執(zhí)行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖7所示。

　　3.7 仿真模擬(Simulation)

　　最后，當(dāng)整套加工程式編程完畢后，利用Cimatron的仿真模擬功能進(jìn)行模擬，對(duì)加工工件的效果進(jìn)行檢查。如正確則接著進(jìn)行后置處理(Post)，自動(dòng)產(chǎn)生程序，送至CNC加工中心進(jìn)行數(shù)控加工。如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則要對(duì)剛才所編的程序進(jìn)行修改。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　在模具零件的加工過(guò)程中，由于采用了Cimatron的數(shù)控加工技術(shù)，大大降低了人工設(shè)計(jì)和普通設(shè)備加工所造成的誤差，使銑床、電加工、鉗工、拋光的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度大大減少，提高了模具的加工效率，縮短了模具的制造周期，也提高了模具的質(zhì)量，而且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)圖加工，為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益。