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五軸聯(lián)動加工中心在木模制作中的應用
閱讀：1315 發(fā)布時間：2014-1-22
某客戶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。引進意大利PaolinoBacci公司生產(chǎn)的Master546五軸聯(lián)動加工中心后，在模具制作過程中，通過Solidworks、CimatronE等軟件進行鑄造模具設計，應用CimatronE軟件進行編程，用加工中心進行模具加工，節(jié)省了大量的人力成本，降低了勞動強度，模具制作更、。
1.客戶五軸聯(lián)動加工中心主要參數(shù)
加工中心機體為龍門式構(gòu)造，工作臺尺寸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°，具有一個可以安放16只刀具的圓盤轉(zhuǎn)塔式刀庫，全部自動換刀，主機采用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，也即是模塊制作標準。同時它也是模型設計制造的一個關鍵工序，對模具制作者技術(shù)水平要求較高。對于一些復雜的零件，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等問題。這些問題多數(shù)只能在模型制造過程中逐步被驗證出，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)進度，而且還存在模具精度偏低等問題。
3.加工中心應用流程
3.1鑄造模具三維設計
現(xiàn)階段，V法平衡重類產(chǎn)品設計一般用三維CAD軟件進行。鑄造模具設計過程中，輸入客戶的產(chǎn)品三維圖至Solidworks軟件中，根據(jù)產(chǎn)品的鑄造工藝圖紙設置模具縮水、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
客戶應用的是CimatronE8.5編程軟件，CimatronE8.5是以色列Cimatron公司旗下產(chǎn)品。CimatronE的數(shù)控加工技術(shù)一直處于世界的地位，被普遍認為是zui杰出的數(shù)控編程設計軟件之一。CimatronE8.5支持從2.5到5軸編程設計。
加工程序編制一般分為以下步驟：
①根據(jù)鑄造模具特點，初步制定加工工藝;
②根據(jù)模具的不同曲面分步進行編程，選擇適當?shù)募庸こ绦颍x擇合適的刀具、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、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)控編程軟件計算產(chǎn)生的刀路軌跡源文件和數(shù)控加工中心所能識別的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機型所開發(fā)的后處理器。
3.3加工程序仿真檢查
意大利PaolinoBacci公司開發(fā)了一款智能型三維實體機床仿真模擬軟件Pitagora。可以對五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的運動過程進行真實的動態(tài)模擬，可直接讀入CimatronE后置處理生成的ISO代碼。可以進行動態(tài)縮放旋轉(zhuǎn)、加工過行程檢查、干涉碰撞檢查、刀頭快速移動軌跡調(diào)整和加工時間計算，如圖4所示。Pitagora確保了CimatronE所編制程序的準確、安全性，非常具有實用價值。
3.4模具毛坯的制作
按照鑄造工藝圖紙制作一個有適當余量的模具毛坯，無需考慮詳細的尺寸，降低了模具制作者的工作量。
3.5模型加工
如圖5所示，通過壓具把模型毛坯在加工中心工作臺上固定，并通過設置，實現(xiàn)工件坐標系和加工坐標系的關聯(lián);把NC程序輸入到加工中心，通過其編碼器的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)加工中心的各個刀軸的聯(lián)動，從而完成模型加工。對于模具不易取模、需做活塊處，可預先把活塊粘在模型上直接加工。
4.結(jié)束語
通過五軸聯(lián)動加工中心的應用，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，應用五軸聯(lián)動加工中心制作V法木模將成為鑄造模具行業(yè)的發(fā)展趨勢。
注：網(wǎng)絡摘錄
1.客戶五軸聯(lián)動加工中心主要參數(shù)
加工中心機體為龍門式構(gòu)造，工作臺尺寸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°，具有一個可以安放16只刀具的圓盤轉(zhuǎn)塔式刀庫，全部自動換刀，主機采用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，也即是模塊制作標準。同時它也是模型設計制造的一個關鍵工序，對模具制作者技術(shù)水平要求較高。對于一些復雜的零件，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等問題。這些問題多數(shù)只能在模型制造過程中逐步被驗證出，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)進度，而且還存在模具精度偏低等問題。
3.加工中心應用流程
3.1鑄造模具三維設計
現(xiàn)階段，V法平衡重類產(chǎn)品設計一般用三維CAD軟件進行。鑄造模具設計過程中，輸入客戶的產(chǎn)品三維圖至Solidworks軟件中，根據(jù)產(chǎn)品的鑄造工藝圖紙設置模具縮水、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
客戶應用的是CimatronE8.5編程軟件，CimatronE8.5是以色列Cimatron公司旗下產(chǎn)品。CimatronE的數(shù)控加工技術(shù)一直處于世界的地位，被普遍認為是zui杰出的數(shù)控編程設計軟件之一。CimatronE8.5支持從2.5到5軸編程設計。
加工程序編制一般分為以下步驟：
①根據(jù)鑄造模具特點，初步制定加工工藝;
②根據(jù)模具的不同曲面分步進行編程，選擇適當?shù)募庸こ绦颍x擇合適的刀具、主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、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)控編程軟件計算產(chǎn)生的刀路軌跡源文件和數(shù)控加工中心所能識別的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機型所開發(fā)的后處理器。
3.3加工程序仿真檢查
意大利PaolinoBacci公司開發(fā)了一款智能型三維實體機床仿真模擬軟件Pitagora。可以對五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心的運動過程進行真實的動態(tài)模擬，可直接讀入CimatronE后置處理生成的ISO代碼。可以進行動態(tài)縮放旋轉(zhuǎn)、加工過行程檢查、干涉碰撞檢查、刀頭快速移動軌跡調(diào)整和加工時間計算，如圖4所示。Pitagora確保了CimatronE所編制程序的準確、安全性，非常具有實用價值。
3.4模具毛坯的制作
按照鑄造工藝圖紙制作一個有適當余量的模具毛坯，無需考慮詳細的尺寸，降低了模具制作者的工作量。
3.5模型加工
如圖5所示，通過壓具把模型毛坯在加工中心工作臺上固定，并通過設置，實現(xiàn)工件坐標系和加工坐標系的關聯(lián);把NC程序輸入到加工中心，通過其編碼器的轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)加工中心的各個刀軸的聯(lián)動，從而完成模型加工。對于模具不易取模、需做活塊處，可預先把活塊粘在模型上直接加工。
4.結(jié)束語
通過五軸聯(lián)動加工中心的應用，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，應用五軸聯(lián)動加工中心制作V法木模將成為鑄造模具行業(yè)的發(fā)展趨勢。
注：網(wǎng)絡摘錄