五軸聯(lián)動(dòng)加工中心在木模制作中的應(yīng)用

　　周紹雷 陶標(biāo) 秦國斌 程云鵑

　　(安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠，安徽 合肥 230601)

　　摘要：五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)木模的制作方式、節(jié)省了人力成本、降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短了模具開發(fā)的周期、提高了模具精度，進(jìn)而提高鑄件質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：五軸聯(lián)動(dòng)加工中心;V法鑄造;木模

　　我廠V法鑄件年產(chǎn)量10萬噸以上，鑄造用模具均為木模，每年開發(fā)新產(chǎn)品約60余種。產(chǎn)品以平衡重類為主，鑄造用模具尺寸較大。引進(jìn)了意大利Paolino Bacci公司生產(chǎn)的Master546五軸聯(lián)動(dòng)加工中心后，在模具制作過程中，通過Solidworks、Cimatron E等軟件進(jìn)行鑄造模具設(shè)計(jì)，應(yīng)用Cimatron E軟件進(jìn)行編程，用加工中心進(jìn)行模具加工，節(jié)省了大量的人力成本，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，模具制作更精確、高效。

　　1. 我廠五軸聯(lián)動(dòng)加工中心主要參數(shù)

　　加工中心機(jī)體為龍門式構(gòu)造，工作臺(tái)尺寸1600×1600mm，X×Y×Z行程為3000×2600×950mm、A軸傾斜角度為±135°、C軸旋轉(zhuǎn)角度為±200°，具有一個(gè)可以安放16只刀具的圓盤轉(zhuǎn)塔式刀庫，全部自動(dòng)換刀，主機(jī)采用FANUC伺服控制系統(tǒng)。

　　2. 傳統(tǒng)木模制作工藝

　　傳統(tǒng)的木模制造方法，是根據(jù)零件的鑄造工藝圖紙，確定模型分類，模塊結(jié)構(gòu)，手工繪制放樣圖，進(jìn)行分塊制作、組配。其中，放樣是對零件二維圖紙尺寸的具體化，也即是模塊制作標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)它也是模型設(shè)計(jì)制造的一個(gè)關(guān)鍵工序，對模具制作者技術(shù)水平要求較高。對于一些復(fù)雜的零件，在模具制造過程中，由于二維圖紙尺寸不完善以及模具制作者對圖紙的理解不透徹等問題，所制作的模具難免存在尺寸不精確等問題。這些問題多數(shù)只能在模型制造過程中逐步被驗(yàn)證出，有些甚至等到鑄件制造出來后才能發(fā)現(xiàn)。這樣不僅增加了模具開發(fā)的工作量，耽誤了新產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度，而且還存在模具精度偏低等問題。

　　3. 加工中心應(yīng)用流程

　　3.1 鑄造模具三維設(shè)計(jì)

　　現(xiàn)階段，V法平衡重類產(chǎn)品設(shè)計(jì)一般用三維CAD軟件進(jìn)行。鑄造模具設(shè)計(jì)過程中，輸入客戶的產(chǎn)品三維圖至Solidworks軟件中，根據(jù)產(chǎn)品的鑄造工藝圖紙?jiān)O(shè)置模具縮水、拔模斜度等參數(shù)，繪制上、下模模具三維圖，如圖1所示。

　　3.2 加工程序編制及后處理

　　我廠應(yīng)用的是Cimatron E8.5編程軟件，Cimatron E8.5是以色列Cimatron公司旗下產(chǎn)品。Cimatron E的數(shù)控加工技術(shù)一直處于世界領(lǐng)先的地位，被普遍認(rèn)為是最杰出的數(shù)控編程設(shè)計(jì)軟件之一。Cimatron E8.5支持從2.5到5軸編程設(shè)計(jì)。

　　加工程序編制一般分為以下步驟：

　　① 根據(jù)鑄造模具特點(diǎn)，初步制定加工工藝;

　?、?根據(jù)模具的不同曲面分步進(jìn)行編程，選擇適當(dāng)?shù)募庸こ绦?，選擇合適的刀具、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、刀路步距等加工參數(shù)，生成刀具路徑，如圖2所示;

　　③ 后置處理生成NC程序

　　后置處理程序是通用數(shù)控編程軟件計(jì)算產(chǎn)生的刀路軌跡源文件和專用數(shù)控加工中心所能識(shí)別的ISO格式的NC程序之間的編譯軟件。圖3是Cimatron公司針對我廠Master546機(jī)型所開發(fā)的后處理器。

　　3.3 加工程序仿真檢查

　　Paolino Bacci公司開發(fā)了一款智能型三維實(shí)體機(jī)床仿真模擬軟件Pitagora?？梢詫ξ遢S聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工中心的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行精確真實(shí)的動(dòng)態(tài)模擬，可直接讀入Cimatron E后置處理生成的ISO代碼?？梢赃M(jìn)行動(dòng)態(tài)縮放旋轉(zhuǎn)、加工過行程檢查、干涉碰撞檢查、刀頭快速移動(dòng)軌跡調(diào)整和加工時(shí)間計(jì)算，如圖4所示。Pitagora確保了Cimatron E所編制程序的準(zhǔn)確、安全性，非常具有實(shí)用價(jià)值。

　　3.4 模具毛坯的制作

　　按照鑄造工藝圖紙制作一個(gè)有適當(dāng)余量的模具毛坯，無需考慮詳細(xì)的尺寸，降低了模具制作者的工作量。

　　3.5 模型加工

　　如圖5所示，通過專用壓具把模型毛坯在加工中心工作臺(tái)上固定，并通過設(shè)置，實(shí)現(xiàn)工件坐標(biāo)系和加工坐標(biāo)系的關(guān)聯(lián);把NC程序輸入到加工中心，通過其編碼器的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)加工中心的各個(gè)刀軸的聯(lián)動(dòng)，從而完成模型加工。對于模具不易取模、需做活塊處，可預(yù)先把活塊粘在模型上直接加工。

　　4. 結(jié)束語

　　通過五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的應(yīng)用，節(jié)約了人力成本，縮短了V法模具的開發(fā)周期。而且能加工出高精度的曲面，從而制作出高精度的模型，進(jìn)而生產(chǎn)出高精度等級的鑄件。隨著人力成本的上升以及對木模精度要求的提高，應(yīng)用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心制作V法木模將成為鑄造模具行業(yè)的發(fā)展趨勢。