一、引言

　　Cimatron E的數(shù)控加工技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先的地位，被業(yè)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。它除了提供加工領(lǐng)域中全面的加工應(yīng)用，如數(shù)控銑削(2.5～5軸)、數(shù)控鉆孔、數(shù)控車(chē)、數(shù)控沖裁、數(shù)控線(xiàn)切割和電極設(shè)計(jì)等外，還為用戶(hù)提供了代表當(dāng)今最領(lǐng)先的加工技術(shù)基于知識(shí)的加工、自動(dòng)化NC和基于毛坯殘留知識(shí)三大技術(shù)為基礎(chǔ)的智能NC。智能NC標(biāo)志著Cimatron在加工領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。智能NC方式為用戶(hù)實(shí)現(xiàn)了單擊一鍵即可完成NC加工的目的。當(dāng)用戶(hù)每次完成了一個(gè)特定工作中的加工過(guò)程定義時(shí)，只要簡(jiǎn)單地把該加工過(guò)程儲(chǔ)存為技術(shù)模板即可。下一次用戶(hù)若有加工工藝相似的零件要處理時(shí)，刀具軌跡會(huì)自動(dòng)生成。毛坯殘留知識(shí)允許用戶(hù)在任何時(shí)間檢查實(shí)際的毛坯余量，用戶(hù)還可以針對(duì)自己采用的加工策略和加工目的對(duì)加工軌跡進(jìn)行裁剪。毛坯殘留知識(shí)可以對(duì)照用戶(hù)新的幾何模型調(diào)整刀具軌跡的生成，進(jìn)行刀具軌跡的優(yōu)化。優(yōu)化包括去除空走刀、自動(dòng)調(diào)整進(jìn)給率和去除尖角來(lái)產(chǎn)生平緩的刀具運(yùn)動(dòng)，或在夾頭干涉的情況下自動(dòng)分割刀具軌跡以避免干涉，自動(dòng)建議采用新的加工刀具來(lái)加工未加工到的區(qū)域等。Cimatron提供了可靠而直觀的軌跡校驗(yàn)和仿真模擬功能，支持每一加工工序或零件／毛坯的比較分析，它以彩色圖的形式顯示當(dāng)前加工結(jié)果及其余量，具有可視化的加工仿真模擬功能，使用戶(hù)可以檢查加工過(guò)程的合理性與正確性，可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)觀察加工的結(jié)果，還可以進(jìn)行多達(dá)五軸的仿真校驗(yàn)、定量分析和加工工時(shí)估算等，用戶(hù)也可以手工單步檢查生成的刀具軌跡。Cimtron還為用戶(hù)提供了靈活方便的軌跡編輯功能，用戶(hù)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(刪除選擇的走刀步驟、裁減選擇的走刀步驟、增加用戶(hù)自己的指定走刀、對(duì)刀具軌跡進(jìn)行投影等)。Cimatron為滿(mǎn)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(mǎn)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。

　　面板是柜機(jī)的主要部件，它是由復(fù)雜曲面組成的。面板設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到柜式空調(diào)器的外觀和產(chǎn)品質(zhì)量。這里采用Cimatron E5.0軟件建立了面板三維數(shù)據(jù)模型，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行快速分模設(shè)計(jì)(Oulck Split)及數(shù)控編程，然后將后置處理過(guò)的程序傳送至數(shù)控機(jī)床上完成了對(duì)該面板模具的實(shí)際加工。

二、工藝流程分析

　　柜機(jī)面板模具是生產(chǎn)高質(zhì)量柜式空調(diào)器的重要組成部分。由于柜機(jī)面板的外觀條件與裝配性能，對(duì)模具材料、內(nèi)在質(zhì)量和尺寸精度等都提出了嚴(yán)格的要求，制造難度很大。江蘇春蘭機(jī)械制造有限公司在充分吸收日本空調(diào)器模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精華的基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)發(fā)研究，已擁有專(zhuān)業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，并逐步成為蘇中地區(qū)重要的模具生產(chǎn)基地。

　　注射模具的加工一般分為粗加工、半精加工和精加工等工序。根據(jù)柜機(jī)面板動(dòng)定模芯的形狀及加工特性，二次加工的曲面精度要求很高，其定位基準(zhǔn)均為底座下平面，為了減少裝夾次數(shù)，縮短工時(shí)，二次加工需要全部在數(shù)控銑床或數(shù)控加工中心上進(jìn)行。在數(shù)控加工中，為了盡量減少輔助工時(shí)，要特別注意使用夾具來(lái)保證迅速完成加工零件的定位和夾緊過(guò)程。在加工中要盡量減少工件裝夾次數(shù)，在一次裝夾中，應(yīng)盡可能多地完成各個(gè)工序工步，為此，定位時(shí)要考慮便于各個(gè)表面都被加工的定位方式。以模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。

三、數(shù)控加工

　　Cimatron E5．0軟件具有強(qiáng)大的加工能力，而且也能讀取如UG、Pro／ENGINEER等其他軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。用CimatronNC模塊進(jìn)行數(shù)控加工自動(dòng)智能化編程，其步驟如下：

　　(1)根據(jù)模型特點(diǎn)，擬定加工工藝：

　　(2進(jìn)行每步編程，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；

　　(3)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)床上進(jìn)行加工。

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

　　如圖2所示為面板注射模定模芯，其毛坯尺寸為1050mm×650mm×90mm，整體加工高度為50mm。整個(gè)模型采用Cimatron E5．0軟件加工模塊進(jìn)行數(shù)控加工，基準(zhǔn)角在右下角。用內(nèi)六角螺釘將四個(gè)方鐵塊固定于定模芯上，在實(shí)際加工時(shí)只需將這四個(gè)方鐵塊固定在機(jī)床工作臺(tái)上即可，其加工過(guò)程為：先粗加工整體外形一區(qū)部粗加工(清角)一半精加工成形曲面及四周相連曲面一精加工成形曲面及四周相連曲面一精加工墻角根部。

　　1．整體粗加工(WCUT)

　　使用D63(R8)玉米銑刀，采用3D體積塊螺旋加工方式(Volume Milling-Sipral Cut-3D)，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，m累旋角(Ramp Ang]e)為5°，加工的最大高度(Z—top)為90mm，加工的最低高度(Z_bottom)為40mm，切深(Down Step)為0.75 mm，步足巨(S1de Step)為30 mm，粗加工余量(Part Surface 0ffset)為0.5 mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.1mm，銑削方向(Milling Directlon)為C11mb Milling，切割方向(Cut D1rectlon)為Inslde Out，零件是否為開(kāi)放零件(Open Part)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE—SPEED)為1000r／min，進(jìn)給速度(CUT—FEED)為1200mm／min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖3所示。同時(shí)，對(duì)加工進(jìn)行仿真模擬(S1mulatlon)檢查和過(guò)切檢查。整個(gè)定模芯的外形被銑出，符合工藝的要求。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。

　　2.區(qū)部粗加工((WCUT FINISH)

　　半精加工選用D24(R6)涂層鑲片鐵刀，采用曲面鐵削(Surface Milling,By Lavers)的加工方式，安全平面(CLEARANCE PLANE偽150mm，加工的最大高度(Z-top)為90mm，加工的最低高度(Z-bottom(為40mm，切深(Down Step)為0.45mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0.4 mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.1mm，銑削方向(Milling Direction)為Climb Milling，切割萬(wàn)向(Cut Direction)為Inside Out，零件是否為開(kāi)放零件(Open Part)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1300r/min,進(jìn)給速度(CUT_ FEED)為1000mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖4所示。同時(shí)，對(duì)加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過(guò)切檢查。整個(gè)定模芯的墻壁余量被去除大部分，為球刀加工做好準(zhǔn)備，符合工藝的要丈。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。

　　3.半精加工(SRFPKT)

　　使用D16(R8)球頭銑刀，采用投影曲面銑削(Surface Milling, ParallelCut)的加工方式，安全平面(CLEARANCEPLANE)為150mm，加工的最大高度(Z-top)為90mm，加工的最低高度(Z-bottom)為40mm，步距(Side Step)為0.8mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0.25mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.05mm,銑削方向(Cutter Direction)為Bidir，切割角(Milling at Angle)為45°，方向(Direction)為Roth:Up&Down，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_ SPEED)為1500r/min，進(jìn)給速度(CUT_ FEED)為900mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖5所示。同時(shí)，對(duì)加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過(guò)切檢查。整個(gè)定模芯的的余量被去除大部分，為D10(R引球刀加土做好準(zhǔn)備，符合土z的要求。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。

　　4.精加工一(SRFPKT)

　　使用D10(R5)球頭銑刀，采用投影曲面鐵削(Surface Milling,Parallel Cut)的加工方式，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，加工的最大高度(Z-top)為90mm,加工的最低高度(Z-bottom)為40mm，步距(Side Step)為0.2mm,粗加工余量(Part Surface Offset)為0mm，加T精度(Part SurfaceToleranc)為0.01mm,鐵削方向(Cutter Direction)為Bidir,切割角(Milling at Angle)為135°，方向(Direction)為Both:Up&Down，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE SPEED)為1800r/min，進(jìn)給速度(CUT_ FEED)為800mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖6所示。同時(shí)，對(duì)加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過(guò)切檢查。整個(gè)定模芯的大部分范圍被精銑到位，符合工藝的要求。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。

　　5.精加工二(WCUT FINISH)

　　半精加工選用D20(R0.8)端銑刀，采用曲面銑削(Surface Milling,By Layers)的加土方式，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，加工的最大高度(Z-top)為90mm,加工的最低高度1 Z-bottom )為40mm，切深(Down Step)為0.45mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0 mm，加工精度{Part Surface Toleranc)為0.01mm,銑削方向(Milling Direction)為Mixed Milling，切割方向(Cut口irection)為工nside Out,零件是否為開(kāi)放零件(Open Part)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1400r/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為1000mm1mino使用程序執(zhí)行(Exetute)功能

加工刀具軌跡如圖7所示。同時(shí)，對(duì)加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過(guò)切檢查。整個(gè)定模芯的的墻壁根部余量被去除，符合工藝的要求。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。

四、結(jié)束語(yǔ)

　　在柜機(jī)面板模具的加土過(guò)程中，由于采用了Cimatron的數(shù)控加丁技術(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。