一、前言
東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠是生產(chǎn)鍍件及模鍛的大型專業(yè)化生產(chǎn)廠家，擁有從20MN到120MN全系列的模鍛鍛壓機(jī)組40 多條錢，年產(chǎn)= 10萬t鍛件，并擁有年產(chǎn)5000多副各類模具的鍛模生產(chǎn)車間，數(shù)控銑床3 臺，Mikron 高速銑一臺，還有大量的電加工和機(jī)加工設(shè)備。
隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，市場對新產(chǎn)品鍛件的質(zhì)量、價格、交貨期都提出了越來越高的要求。鍛模作為新產(chǎn)品鍛件生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝，其質(zhì)量、價格以及交貨期日益成為新產(chǎn)品開發(fā)成敗的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)的鍛模加工工藝方式已經(jīng)很難滿足市場的需求，東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠鍛模制造系統(tǒng)近幾年承受了很大的壓力.生產(chǎn)車間基本上設(shè)有節(jié)假日.關(guān)鍵設(shè)備3 班生產(chǎn)，但在某些新產(chǎn)品上仍很難滿足其質(zhì)量與交貨期方面的需求。
鍛模制造迫切需要一種高質(zhì)量、高效率的加工方式，以提高鍛模質(zhì)量，縮短制造周期，降低制造成本。高速加工技術(shù)的出現(xiàn).很好地解決了鍛模制造所面臨的一些難題。因此，高速加工技術(shù)在鍛模制造行業(yè)得以迅速發(fā)展。東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠引進(jìn)了一臺瑞士來克朗(Mikron)高速加工中心（VCP1000Duro）用于曲軸、連懺等精密、復(fù)雜鍛模的加工取得了顯著的效果。
二、兩種工藝的比較
目前，東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠鍛模加工的工藝路線一般為： 鍛模外形加工→圓弧銑或仿形銑粗加工型槽→熱處理→修磨基準(zhǔn)面→電火花或數(shù)持電火花粗、精加工型槽→鉗工打磨拋光型槽→表面強(qiáng)化處理。這種加工工藝方式存在效率低、質(zhì)量不高、生產(chǎn)周期長等恃點(diǎn)。
高速銑加工鍛模工藝為：鍛模外形加工→熱處理→修磨基準(zhǔn)面-.高速銑加工型槽→表面強(qiáng)化處理.從中可以看出.高速加工鍍鍛模工藝省去了型槽粗加工、電火花粗.精加工.鉗工打磨等4 道工序。
通過高速銑還可節(jié)省電極材料、模型所用木材、以及制作電極、模型的工時和費(fèi)用。
另外，高速精銑時，可用小直徑的銑刀加工出很小的圓角半徑，實(shí)現(xiàn)精細(xì)制造，節(jié)省大量的休整，打磨，拋光時間。
三、高速銑加工的特點(diǎn)
l 效率高
高速銑削是一種不同于傳統(tǒng)加工的加工方式，與之相比，它主軸轉(zhuǎn)速高速切削進(jìn)給速度高、切削量小，但單位時間內(nèi)的材料切除量卻比一般就削增加3-6 倍，是電加工的5-10 倍，并且高速銑可簡化加工工序，縮短模具制造周期。它可使鍛模平均制造周期縮短半以上。
2. 精度高
由于高速銑加.L 切削深度及進(jìn)結(jié)小，轉(zhuǎn)速高，工作平穩(wěn)、振動小.同時在高速切削時， 95% 以上的切削熱被切屑帶走，因此工件變形小，可以獲得很高的加工精度和表面光潔度，高速銑加工能解決東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠前無精密模具加工手段的問題，提高模具的制造質(zhì)量，
3. .制造成本低
可節(jié)省大量的石墨、木材和大量電極制造與木模制造工時，高速銑雖然消耗一些刀具.但具消耗精輯只有石墨電極的1/2 。
四、效益分析
以某曲軸鍛模為例.目前傳統(tǒng)鍛模加工工藝的總工序?yàn)?2 道，總時間為256 小時，其中型槽加工時間為179 小時(仿形銑40 小時，電火花94 小時鉗工打磨拋光45 小時）。 高速銑加工曲軸鍛模的工藝的總工序?yàn)?7道，總時間為120小時，其中加工型槽時間僅為44 小時。與傳統(tǒng)鍛模加工工藝相比減少5 道主序總時間縮短了1/2 ，型槽加工時間縮短了3/4 ，還提高了加工精度，通過檢查，誤差在O.lmm 以內(nèi)、表面粗糙度為Ra 0.4，模具加工后甚至不用鉗工打磨拋光。另外，可節(jié)省大量的石墨、木材，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著.
五 高速銑加工策略對CAM系統(tǒng)的要求
高速加工有著不同于傳統(tǒng)加工的特殊的加工工藝要求，故應(yīng)用于高速加下的數(shù)控自動編程系統(tǒng)CAM 系統(tǒng)必須能夠滿足相應(yīng)的特殊要求。
(l) CAM 系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算編程速度，高速加工中采用非常小的進(jìn)給量與切深，故計(jì)算NC程序時需要很長的時間， CAM計(jì)算速度快且方便是非常重要的.另外，快的編程速度使操作人員能夠?qū)Χ喾N加工工藝策略進(jìn)行比較，以便采取最佳的工藝方案，并對刀具軌跡進(jìn)行編輯和優(yōu)化，以達(dá)到最佳的加工效率。
(2)高速加工的重要特征主就是能夠使用較小直徑的刀具加工出復(fù)雜的模具.系統(tǒng)能夠自動提示最短夾刀長度并自動進(jìn)行刀具干涉檢查，這對于高速加工非常重要。
(3) 進(jìn)給率優(yōu)化處理功能，為了能夠確保最大的切削效率，并保證在高速切割時加加工的安全性，應(yīng)根據(jù)加工瞬時余量的大小，由CAM 系統(tǒng)自動對進(jìn)給率進(jìn)行優(yōu)化處理。
(4)符合高速加工要求的豐富的加工策略，與傳統(tǒng)方式相比，高建加工對加工工藝走刀方式有著特殊要求，因而要求CAM 系統(tǒng)能夠滿足這些特定的工藝要求
☆應(yīng)避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化，以避免因局部過切而造成刀具或設(shè)備的損壞
☆全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查，商量加工以高出傳統(tǒng)加工近10 倍的切削速度加工，一旦發(fā)生過切，其后果不堪設(shè)想，做CAM系統(tǒng)必須具有全程自動防過切處理能力，傳統(tǒng)的曲面CAM 系統(tǒng)是局部加工的概念，極容易發(fā)生過切現(xiàn)象，一般都是靠人正選擇干預(yù)的辦法來防止，很難保證過切防護(hù)的安全性，新一代的CAM 系統(tǒng)，應(yīng)具備全程自動防過切功能，才能真正保證其安全性.
☆應(yīng)保持刀具軌跡的平穩(wěn)，避免突然加速或減速，下刀或行間過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.行切的端點(diǎn)采用圓弧連接，避免直線連援.殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至追到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成.刀具軌跡編輯功能也很重要，可通過裁剪修編以減少空刀，提高效率。
根據(jù)以上高速銑加工特點(diǎn)東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠為高速銑加工專門配備了De lcam公司的三維NC軟件(造型模塊為Power Shape 加工模塊為PowerMiII) ，該軟件除了曲面造型功能較強(qiáng)外，加工性能非常強(qiáng)大，幾乎支持目前己知的所有加工方式.刀具路徑編輯能力是它最強(qiáng)的地方，可以任意地刪除刀路，而不會產(chǎn)生工件過切.特別是它可全面支持高速銑(HSM)加工，為我們進(jìn)行高速銑卻主編程提供了強(qiáng)有力的工具。
六.高速銑編程技術(shù)
高速銑加工鍛鎖是門全新的技術(shù)，只在全面地掌握相應(yīng)的編程技術(shù)，才能充分發(fā)揮應(yīng)有的效益.下面以加工某連桿終鍛模為例，敘述一下我們用PowerMill編制高速銑程序的過程和所用到的技術(shù)參數(shù)。該模具一套兩塊僅用3 小時就全部完成。
l 粗加工編程
粗加工采用層切加偏置的方式、使用刀具M(jìn)ICRO 100 ，其型號為XCI010003-82( ￠ 10 R3 圓角端銑刀) ,主軸轉(zhuǎn)數(shù)為500OOr/m ，進(jìn)給率2500mm/min，公差0.05. 加工余量。徑向?yàn)閛 2 、軸向?yàn)?.1 ，下切步距0.35，行距2.6 ，進(jìn)刀方式為斜向選刀.以下是粗加工中的幾個注意事項(xiàng)
(1)由予東風(fēng)汽車有限公司商用車鍛造廠引進(jìn)的高速銑自帶換向減速功能，編程時加工進(jìn)刀如采用螺旋方式，機(jī)床會減速進(jìn)給，影響力加工效率，采用斜線進(jìn)刀方式并有效控制斜線長度，可增加進(jìn)刀速度，由于是端銑刀， 進(jìn)刀角度不應(yīng)大于5 .否則對刀具沖擊較大，容易打刀。
(2)刀具路徑連接參數(shù)很重要，給的不好，抬刀太多大高.尤其是粗加工合理的連接參數(shù)，可以大大減少不必要的抬刀提高加工效率。體來說：加工時快進(jìn)高度表格中不選用絕對而選用相對快進(jìn)，應(yīng)盡量減少掠過距離下切距離和斜向進(jìn)刀時的進(jìn)刀高度短連接應(yīng)選擇在幽面上，長連接應(yīng)選擇掠過，安全高度應(yīng)選擇掠過。
（3）根據(jù)東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠高速銑的特點(diǎn)，粗加工中的修圓和光弧連接功能都應(yīng)去掉，這樣可減少重復(fù)刀路，提高效率.
(4)加工余量徑向大于鈾向，主要是考慮到走刀時，如果刀具發(fā)生斷刀現(xiàn)象，徑向比軸向更容易扎刀。
(5)一定要用圓角端銑刀(牛鼻刀) 進(jìn)行粗加工，它既可鏡平面又能銳側(cè)面，旋轉(zhuǎn)時有極高的線速度，切削效率最高。和平底刀相比他的側(cè)刃不易崩刀，個球頭刀相比，其行距可大好幾倍，加工效率高的多。
(6)加工翻新模具時，一定要定義合適的毛坯，否則由于加工余量不均，容易打刀，增加制造成本
（7）粗加工方式只易選用一次，不易用殘余粗加工方式而直接用半精加工中的高等加工方式代替，可提高加工速度一倍以上，需要注意的是后一把刀具的直徑要大于或等于前一把刀具直徑的1/2，否則會留下殘余留量，影響下一把刀具的切削.
2. 半精加工和精加工編程
（1）半精加工采用等高加工方式.，使用刀具M(jìn)ICRO 100，其型號為XC91010-5（6球帶頭刀），主軸轉(zhuǎn)數(shù)為15000r/min ，進(jìn)給率3000mm/mln ， 公差0.03，加工余量0.08，下切步距0.2，進(jìn)刀方式為垂直圓弧進(jìn)刀。
（2）精加工采用等高加工和平行加工相結(jié)合的方式，有時也可采用最佳等高方式，使用刀具FRAISA其型號為U5283（4球帶頭刀），主軸轉(zhuǎn)數(shù)為19500r/min，公差0.01。加工余量0，下切步距0.1進(jìn)刀方式為垂直圓弧進(jìn)刀。
（3）清根加工，連桿桿部圓角半徑只有1.2mm，需要用R1刀具進(jìn)行清根加工，方法是要先求出R2刀具加工不到的邊界，再用三維偏置加工邊界里的曲面，使用刀具FRAISA，型號為M5782-140（2球帶頭刀），其他加工參數(shù)同精加工一樣。以下是半精加工和精加工中的幾個注意事項(xiàng)：
（1）采用垂直圓弧進(jìn)刀，可減少下切刀路的長度。同時，下切刀路和切削刀路連接時保持相切，對刀具沖擊較小，還可以有效的保護(hù)刀具。
（2）刀具加工時的參數(shù)選擇，應(yīng)嚴(yán)格按廠家提供餓數(shù)據(jù)，這樣才能最大程度的保護(hù)工具。
（3）清根不能直接用Powermill提供的清根程序。因?yàn)榫植考庸び嗔窟^大，容易打刀。要先求出殘余邊界，并放大2mm，再用三維偏置有外向內(nèi)里進(jìn)行加工，不僅表面質(zhì)量可大大提高，且不易打刀。之所以用大刀加工，小刀清根方式精加工模具，而不用小刀一次加工完成，主要是從可以提高加工效率方面來考慮的。
(4)多數(shù)情況下應(yīng)采用等高加工加工和平行方式相結(jié)合的方式。因?yàn)樽罴训雀咭?0自動把曲面分成陡峭和淺灘（平坦）兩個部分，用高等加工陡峭部分，用三維偏置加工淺灘部分，它們加工后的連接部分有接痕，邊面質(zhì)量不高。而采用高等加工和平行加工方式的結(jié)合，可以控制陡峭和淺灘兩部分的邊界使之有一定的重合，加工后的連續(xù)部分無接痕，表面質(zhì)量較高，并且利用平行加工淺灘曲面表面，刀痕和光潔度均好于三維偏置方式，在計(jì)算刀路時批，平行加工方式遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于三維偏置方式。同時，為了提高加工效率，我們可以把陡峭和淺灘分界角改為20，可以減少一定走刀時間。
（5）刀桿碰撞檢查很重要，編程完成時，都要進(jìn)行檢查，避免撞壞機(jī)床主軸。同時，可計(jì)算出加工時刀具的最短長度，盡可能的多夾持刀具加工時的長度。
七．提高高速銑編程的其他措施
在高速銑編程時，有很多措施可以提高變成速度并能減少編程錯誤。
1.建立用戶菜單
有些菜單上沒有的功能使用起來很不方便，需要鍵入大串英文字母，這就需要建立用戶菜單以方便用戶使用。具體方法： 先在我的電腦→高級→環(huán)境變量中將HOME 改為c;\DelcamHome ，再建立一個子目錄Pm il1 2 ，最后生成一個User_menu 的文件。進(jìn)行處理后即可產(chǎn)生用戶菜單，如可添加一個刀具庫生成菜單等，
2.生成刀具庫
把東風(fēng)汽車有限公司公司商用車鍛造廠現(xiàn)有的所有刀具輸入到刀具庫中，加工中使用刀具時，可直接在刀具庫中調(diào)用，不僅節(jié)省建立刀具時間，還可減少錯誤。具體方法:在加工目錄樹的空白處點(diǎn)擊右鍵，彈出用戶菜單選擇刀具庫生成菜單，輸入每個刀具的規(guī)格及參數(shù)即可，
3.產(chǎn)生宏命今
在編制加工程序時，許多環(huán)境變量，如切人切出連接、快進(jìn)高度表格、后置處理文件中的輸出機(jī)床類型等，每次都要通過手工表面，浪費(fèi)了大量的時間.我們可以定一個宏命令自動初始化環(huán)境參數(shù)，只要起動NC 軟件，用戶需要的環(huán)境變量就可自動加戴，可節(jié)約很多時時間值得注意的是該宏命令文件要命名為PmlocaLmac 可并放在軟件缺省國錄下，宏命令才能自動執(zhí)行。
八 結(jié)束語
高速銑是繼數(shù)控銑、精密數(shù)控電火花之后，模具制造行業(yè)新近發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，它以效率高、精度高、制造成本低等特點(diǎn)，使模具制造變得高輯、快捷、簡便、可靠，高速銑是鍛模制造業(yè)發(fā)展的必由之路，它必將給模具制造業(yè)帶來一次巨大的變革。
