锻模高速铣加工及DELCAM编程技术

一、前言

东风汽车有限公司公司商用车锻造厂是生产镀件及模锻的大型专业化生产厂家，拥有从20MN到120MN全系列的模锻锻压机组40 多条钱，年产= 10万t锻件，并拥有年产5000多副各类模具的锻模生产车间，数控铣床3 台，Mikron 高速铣一台，还有大量的电加工和机加工设备。

随着现代经济的飞速发展，市场对新产品锻件的质量、价格、交货期都提出了越来越高的要求。锻模作为新产品锻件生产的关键工装，其质量、价格以及交货期日益成为新产品开发成败的关键因素。传统的锻模加工工艺方式已经很难满足市场的需求，东风汽车有限公司公司商用车锻造厂锻模制造系统近几年承受了很大的压力.生产车间基本上设有节假日.关键设备3 班生产，但在某些新产品上仍很难满足其质量与交货期方面的需求。

锻模制造迫切需要一种高质量、高效率的加工方式，以提高锻模质量，缩短制造周期，降低制造成本。高速加工技术的出现.很好地解决了锻模制造所面临的一些难题。因此，高速加工技术在锻模制造行业得以迅速发展。东风汽车有限公司公司商用车锻造厂引进了一台瑞士来克朗(Mikron)高速加工中心（VCP1000Duro）用于曲轴、连忏等精密、复杂锻模的加工取得了显著的效果。

二、两种工艺的比较

目前，东风汽车有限公司公司商用车锻造厂锻模加工的工艺路线一般为： 锻模外形加工→圆弧铣或仿形铣粗加工型槽→热处理→修磨基准面→电火花或数持电火花粗、精加工型槽→钳工打磨抛光型槽→表面强化处理。这种加工工艺方式存在效率低、质量不高、生产周期长等恃点。

高速铣加工锻模工艺为：锻模外形加工→热处理→修磨基准面-.高速铣加工型槽→表面强化处理.从中可以看出.高速加工镀锻模工艺省去了型槽粗加工、电火花粗.精加工.钳工打磨等4 道工序。

通过高速铣还可节省电极材料、模型所用木材、以及制作电极、模型的工时和费用。

另外，高速精铣时，可用小直径的铣刀加工出很小的圆角半径，实现精细制造，节省大量的休整，打磨，抛光时间。

三、高速铣加工的特点

l 效率高

高速铣削是一种不同于传统加工的加工方式，与之相比，它主轴转速高速切削进给速度高、切削量小，但单位时间内的材料切除量却比一般就削增加3-6 倍，是电加工的5-10 倍，并且高速铣可简化加工工序，缩短模具制造周期。它可使锻模平均制造周期缩短半以上。

2. 精度高

由于高速铣加.L 切削深度及进结小，转速高，工作平稳、振动小.同时在高速切削时， 95% 以上的切削热被切屑带走，因此工件变形小，可以获得很高的加工精度和表面光洁度，高速铣加工能解决东风汽车有限公司公司商用车锻造厂前无精密模具加工手段的问题，提高模具的制造质量，

3. .制造成本低

可节省大量的石墨、木材和大量电极制造与木模制造工时，高速铣虽然消耗一些刀具.但具消耗精辑只有石墨电极的1/2 。

四、效益分析

以某曲轴锻模为例.目前传统锻模加工工艺的总工序为22 道，总时间为256 小时，其中型槽加工时间为179 小时(仿形铣40 小时，电火花94 小时钳工打磨抛光45 小时）。 高速铣加工曲轴锻模的工艺的总工序为17道，总时间为120小时，其中加工型槽时间仅为44 小时。与传统锻模加工工艺相比减少5 道主序总时间缩短了1/2 ，型槽加工时间缩短了3/4 ，还提高了加工精度，通过检查，误差在O.lmm 以内、表面粗糙度为Ra 0.4，模具加工后甚至不用钳工打磨抛光。另外，可节省大量的石墨、木材，经济效益十分显著.

五 高速铣加工策略对CAM系统的要求

高速加工有着不同于传统加工的特殊的加工工艺要求，故应用于高速加下的数控自动编程系统CAM 系统必须能够满足相应的特殊要求。

(l) CAM 系统应具有很高的计算编程速度，高速加工中采用非常小的进给量与切深，故计算NC程序时需要很长的时间， CAM计算速度快且方便是非常重要的.另外，快的编程速度使操作人员能够对多种加工工艺策略进行比较，以便采取最佳的工艺方案，并对刀具轨迹进行编辑和优化，以达到最佳的加工效率。

(2)高速加工的重要特征主就是能够使用较小直径的刀具加工出复杂的模具.系统能够自动提示最短夹刀长度并自动进行刀具干涉检查，这对于高速加工非常重要。

(3) 进给率优化处理功能，为了能够确保最大的切削效率，并保证在高速切割时加加工的安全性，应根据加工瞬时余量的大小，由CAM 系统自动对进给率进行优化处理。

(4)符合高速加工要求的丰富的加工策略，与传统方式相比，高建加工对加工工艺走刀方式有着特殊要求，因而要求CAM 系统能够满足这些特定的工艺要求

☆应避免刀具轨迹中走刀方向的突然变化， 以避免因局部过切而造成刀具或设备的损坏

☆全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查，商量加工以高出传统加工近10 倍的切削速度加工，一旦发生过切，其后果不堪设想，做CAM系统必须具有全程自动防过切处理能力，传统的曲面CAM 系统是局部加工的概念，极容易发生过切现象，一般都是靠人正选择干预的办法来防止，很难保证过切防护的安全性，新一代的CAM 系统，应具备全程自动防过切功能，才能真正保证其安全性.

☆应保持刀具轨迹的平稳，避免突然加速或减速，下刀或行间过渡部分最好采用斜式下刀或回弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料.行切的端点采用圆弧连接，避免直线连援.残余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般应采用多次加工或采用系列刀具从大到小分次加工，直至追到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成.刀具轨迹编辑功能也很重要，可通过裁剪修编以减少空刀，提高效率。

根据以上高速铣加工特点东风汽车有限公司公司商用车锻造厂为高速铣加工专门配备了De lcam公司的三维NC软件(造型模块为Power Shape 加工模块为PowerMiII) ，该软件除了曲面造型功能较强外，加工性能非常强大，几乎支持目前己知的所有加工方式.刀具路径编辑能力是它最强的地方，可以任意地删除刀路，而不会产生工件过切.特别是它可全面支持高速铣(HSM)加工，为我们进行高速铣却主编程提供了强有力的工具。