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汽车模具的型面数控加工 萧 越 天津汽车模具股份有限公司 天津 300000 摘要：汽车模具的型面数控部件形状复杂，制造精度高，加工要求多种多样以及刀具运动轨 迹也形式多样。基于此，本文结合作者多年的工作经验，介绍了与刀具运动轨迹生成技术有 关的概念,重点讨论了各种刀具运动轨迹的生成方法。如单曲面刀具运动轨迹、多曲面连续 加工刀具运动轨迹、清根加工刀具运动轨迹和型面数字化点刀具运动轨迹的生成方法。希望 本文能起到抛砖引玉的作用。 关键词：汽车；模具；型面；数控加工 中图分类号:TG76 文献标识码:A 引言： 数控机床的自动化程度较高，能够实现柔性制造，因而在汽车模具行业中得到了广泛应 用。因此在汽车模具的数控加工中,有两大关键性技术决定了数控加工质量,一方面是曲面造 型方法；另一方面是刀具运动轨迹的生成方法。要合理地生成刀具运动轨迹,必须对各种类 型的刀具运动轨迹的特性进行深入细致的分析研究,并找出其使用的方法和技巧。本文将详 细地讨论各种刀具运动轨迹的生成方法。 一、与刀具运动轨迹生成技术有关的概念 1.刀具 在生成刀具运动轨迹中,刀具选择的合理与否是至关重要的。它关系到模具的加工精度 和效率及刀具的使用寿命。刀具应根据被加工零件的材料机械性能、几何形状、切削余量的 大小以及厂内现存刀具的种类和规格进行合理地选择。 2.切削容差 对曲面的三轴数控加工而言,刀具的运动是通过对三个坐标轴进行线性插补运动来完成 的,这意味着刀具运动轨迹是由相应的直线段组成。为了确保被加工零件的加工精度,必须根 据实际加工要求,由数控编程人员给定合理的加工容差值。该值表示实际切削轨迹偏离理论 轨迹的量。 3.切削间距 在数控加工中,切削间距的选择是非常重要的,它关系到被加工零件的加工精度和费用。 切削间距小,则加工精度高,钳工的研修工作量小,但所需数控加工时间长；切削间距大,则加 工精度低,钳工的研修工作量大,研修后模具型面失真性较大,难以保证模具的加工精度,但 所需数控加工时间短。由此可见,切削间距必须根据加工精度要求及占用数控机床的机时来 综合考虑。 4.走刀方式与切削方向 走刀方式是指生成刀具运动轨迹时,刀具运动轨迹的分布方式。切削方向是指在切削加 工时刀具的运动方向。这两个概念在数控加工中是非常重要的,其选择是否合理,将影响零件 的加工精度和生产成本。 5.进刀、退刀方式 进刀方式是指加工零件前,刀具接近工件表面的运动方式；退刀方式是指零件(或零件区 域)加工结束后,刀具离开工件表面的运动方式。 二、单曲面刀具运动轨迹的生成方法 1.三轴等参数曲面加工 三轴等参数曲面加工的刀具运动轨迹是按被加工曲面的等参数曲线来计算的,这种刀具 运动轨迹能根据被加工曲面的形状特性,生成合理的刀具运动轨迹,因此,能得到良好的表面 加工质量。但给编程带来许多不便,如为了防止在两曲面凹向交线处产生加工过切,必须根据 数控加工时所采用的刀具的类型及尺寸,生成倒圆曲面的边界曲线,对原曲面进行恰当处理, 以去掉曲面的过切部分；或在数控编程时定义检查面等方法来处理加工过切问题。 2.平行截面加工 平行截面刀具运动轨迹是指由一系列相互平行的轨迹所组成的,它们之间的距离可采用 残留高度或切削间距来控制。该方法具有算法可靠、生成刀具运动轨迹快等优点。 3.修剪曲面加工 修剪曲面刀具运动轨迹与自然曲面刀具运动轨迹生成方法的差异有两个。 （1）要定义不加工的孤岛区域,因此,必须定义孤岛边界曲线,表示这些区域不被加工, 同时还要定义刀具躲让孤岛的方式。是绕过孤岛区域,还是越过孤岛区域。 （2）要定义曲面的加工范围,因此,必须定义加工区域的边界曲线,表示要加工区域的 范围,同时还要定义刀具运动到边界曲线时,刀具是跟随边界曲线的形状,还是直接以直线方 式运动到下一条刀具运动轨迹。 三、多曲面连续加工刀具运动轨迹的生成方法 1.平行截面刀具运动轨迹 平行截面刀具运动轨迹是由一系列相互平行的轨迹所构成的,它们之间的距离可采用残 留高度或切削间距来控制。它是数控编程加工中最常见的一种方法。其生成多曲面连续加工 刀具运动轨迹的原理是: (1)根据被加工曲面的形状和尺寸以及数控编程时所采用刀具类型和尺寸,确定加工范 围。 (