PowerMILL助推模具产业向高精尖方向迈进

模具是工业生产的基础工艺装备，涉及了机械、汽车、轻工、电子、化工、冶金、建材等各个行业，应用范围十分广泛，可以说现代社会，每一个人的生活均与模具息息相关，故常说模具乃“工业之母”。现代工业的发展，以及人们对产品功能需求的增加，审美观的提升,以及产品周期的缩短,这些都要求现代模具加工企业走高精尖路线,保持企业的核心竞争力,在社会的大潮流中立于不败之地.当前塑料模具正朝着大型化、复杂化、精密化的方向发展,这就对模具的设计者和加工者提出了更高的要求,不但要能加工出需要的产品,还要快速、安全、高质量的加工出所需要的产品。在这里,笔者也推荐英国DELCAM公司的PowerMILL软件。

英国DELCAM公司是世界上最早致力于高速高效加工工艺及CAD/CAM相应技术研究的专业CAD/CAM集成系统开发商之一,该公司也是世界上唯一一家拥有自己的大型模具加工车间的CAD/CAM软件系统开发商.PowerMILL是其一款独立的、基于知识的专业三维加工软件,它易学易用,计算速度快,完全无过切,一直被业界评为最优秀的高速高效加工软件之一.

笔者使用英国DELCAM公司的PowerMILL软件从事模具加工行业多年,在这片文章中,主要介绍一些PowerMILL在现代模具加工过程中的一些高速、高效、安全等功能特点,提升现代模具加工的品质,缩短加工的时间,节省刀具的成本,提高企业的核心竞争力.

加工安全性的提升

任何加工,安全性要摆在第一位,PowerMILL中提供了强大的实时安全碰撞及过切检查,保证了我们编程的准确性,不但可以检查刀具的碰撞,还可以检查刀头夹持与工作台的干涉.

图一

如图一,在PowerMILL中,每一个加工策略中都包含有自动碰撞检查的选项,不但可以检查刀柄的碰撞,还可以检查刀具的夹持碰撞,保证了我们编程的准确性和加工的安全性.同时,不但可以与原来的零件特征对比检查碰撞,而且可以与前一条程式加工过后的残留特征进行比对干涉情况,真实显现实际加工的状态情况.同时,每一条刀路计算完成后,PowerMILL还以不同的图标显示我们当前的刀路状况,如下图二:

图二  

图三

当然,PowerMILL还提供了智能化的干涉碰撞检查,如图三不但可以告诉我们,发生碰撞的位置,是何种类型的碰撞,还给予我们提示,为了避免碰撞,所需要的最小刃长和最小装刀长.做过加工的都清楚,加工时,同样的刀具,刀具越短,成本越小,同时还可以减小刀具加工过程中的震动,延长刀具的寿命,提高模具加工的质量.

当然,PowerMILL还提供了全机床仿真,在PowerMILL中,我们可以根据客户的机床尺寸,1:1的尺寸设置在PowerMILL软件中,在编程软件中,可以直接模拟实际机床的运动状态,最大程度的保证编程及选刀的准确性.不但如此,PowerMILL中还提供了机床碰撞检查设置选项,保证了碰撞检查功能的更加准确可靠.现在可以设置一碰撞检查的间隙距离,这样当机床部件和零件间的间隙在设置的范围内时,部件突出显示黄色示警,万一有碰撞,将出现碰撞的位置显示为红色,给予强烈提示.同时,PowerMILL提供了碰撞列表,使编程人员轻松判断出碰撞点在刀路中的位置,最大程度的提高了编程和实际加工的安全性.如图四

图四

高速、高效切削效率的提升

高速、高效的切削加工,极大的提高了模具的加工速度,减少了加工工序,缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作,大大缩短模具的生产周期.高速切削加工并不是简单的使用现有刀具路径,通过提高主轴转速和进给率去实现.其基本出发点是高速低负荷状态下的切削可较低速高负荷状态下切削更快地切除材料.如果使用了不适当的加工策略,轻则会导致刀具崩刃或者断裂,降低刀具寿命,重则导致机床主轴的损伤等可怕的结果.

PowerMILL中的赛车道加工(Race Line Maching),是Delcam推出的一项专利高速加工方式,它模拟了赛车的原理,最大化地消除了刀具路径中的尖锐拐角,使刀路更加光顺,使刀具负荷更加稳定,减小任何切削方向的突然变化,改善加工的质量,实现高速加工的效果.如图五所示,赛车道粗加工和传统粗加工的区别

自动摆线粗加工是DELCAM推出的另一种高速加工方式,如图六所示,在轮廓区域,走绕轮廓加工,而遇到狭窄槽区域,可能导致刀具满刀宽切削,刀具负载会过大,PowerMILL会自动采用摆线加工,可显著提高加工效率,延长刀具寿命,减轻对机床主轴的冲击.

而所有这些,均存在于PowerMILL的粗加工策略中,方便用户控制.如图七所示.

图五

图六

图七

在精加工策略中, 如平行精加工,在刀具路径的尖角处采用圆角的光顺处理,可显著提高加工效率,延长刀具的寿命, 减轻对机床主轴的冲击,如图八所示

图八

旋风铣,是DELCAM公司推出的一项新的高速高效的粗加工专利技术,国际专利号为1121277.6.它采用整体的硬质合金刀具,以恒定的切削角度切入材料,保持刀具的恒定负载,以恒定的进给率,多达2-3倍刀具直径的步进值进行切削加工,效率可以提升多达60%

如图九所示,传统铣削刀路与旋风铣的刀路,从刀路中我们就可以看出来,两者刀路的差别.

传统铣削刀路,因在拐角处刀具切入角太大,很易造成满刀宽切削,导致刀具崩刃甚至断刀的风险,而采用旋风铣,因切入角相同恒定,导致刀具负载一直恒定,则不会出现这种状况.

图九 传统铣削刀路和旋风铣铣削刀路

下面是我们曾经切削过的一个实际工件及我们所有采用的切削参数,如图十所示,加工一个150X150X80的不锈钢工件,采用12mm的刀具,切深可以达到24mm,仅仅用时28分钟就加工完毕,比传统加工方式节省了67%的时间

图十 旋风铣加工

如图十一,是我们加工的一个工件以及加工出来的废屑的照片,从照片中的废屑,我们就可以看到,PowerMILL中的旋风铣策略,每一刀切除的废屑几乎都是均匀的,即刀具在任何地方的切削负载都是一样的,不会出现有的地方刀具受力大,有的地方受力小的问题,从而大大提升刀具的寿命,节省加工时间.

图十一

加工表面质量的提升

PowerMILL提供了一系列的先进的加工路径策略,确保了零件加工的表面质量.

如上面的图十二螺旋等高及图十三中等的螺旋三维偏置,此两种策略,减少了刀具加工过程中的进退刀,保证了一次进刀和一次退刀,避免了刀具在零件的切削表面留下进退刀痕,同时减少了提刀次数,缩短了无效的刀具移动轨迹,减少了刀具的损坏几率,保证了刀具的负载稳定,从而提高了表面的加工质量,最大限度的减少了精加工后手动打磨的工作.

当然,这里只是列举了PowerMILL的部分功能,还有很多功能可以提升我们编程的空程移动,计算速度等等,这里就不在一一列举了.

PowerMILL作为一款高速、高效、安全、智能的编程软件,已经得到了客户的广泛认可和使用,正像丹麦专业工模具制造厂使用PowerMILL,给予的评价一样,如下:

丹麦专业工模具制造厂 Aarestrup Vaerktoejs- og Maskinfabrik (AA-VM) 使用 Delcam PowerMILL 系统对新引进的5轴 FPT Dino 加工中心进行加工编程，主要针对大型复杂模具5轴加工编程,极大提高了大型高度复杂形状零件的加工精度和效率。

Aage Andersen 是一家具有30多年历史的专业模具制造厂家，经过30多年的发展，Aage Andersen 现在已具备独立的模具开发、制造能力，尤其擅长于铸塑模、吹塑模和锻压成型模的制造，具有多台CNC铣床以及多台EDM加工机床和车床。

图十四

引进的这台5轴加工中心体积十分硕大，可加工尺寸达 3,000 x 1,600 x 800 mm的零件。这台机床支持5轴仿真加工，从而可保证安全、快速、高精度地加工复杂形状零件。

引进新的机床后，AA-VM马上意识到旧的CAM加工编程系统已经无法满足新机床的需要，无法全面发挥新机床的功能，需要升级他们已有的CAM软件。为此 AA-VM 考察了多个CAM加工编程系统，最后选取了PowerMILL 作为他们新的5轴加工中心的编程系统。AA-VM 总经理 Andersen 先生说：  "之所以在众多软件考察后选取了 PowerMILL，那是因为PowerMILL对我们来说是最佳的解决方案。” 他强调到："我们对软件十分满意，Delcam丹麦公司为我们提供了非常专业的服务并和我们建立起了十分良好的合作伙伴关系。同时，Delcam 英国总部的专家们也在需要的时候能够及时为我们提供快速、高效的服务。”

PowerMILL的高速、高效、安全、智能、易学易用等功能特点,节省编程及加工时间,提高加工效率,节省加工成本,大大推动模具加工产业向更高精尖的方向大步迈进.

（Delcam China 樊铁锤）

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