等高切削在模具加工上的應(yīng)用

UGCAM包含二軸到五軸銑削、ó床銑削、線切割、大型刀具庫(kù)治理、實(shí)體模擬切削及泛用型後處理器等功能。在本文中筆者將介紹叁軸銑削中等高切削在模具加工上的應(yīng)用。  

　　等高切削  

　　等高切削在模具加工上，主要用於需要刀具受力均勻的加工條件下。例如粗加工時(shí)，一般刀具受力極大，因此等高切削能以控制切深度的方式，將刀具受力限制在一個(gè)范圍內(nèi)。此外，在中加工或精加工時(shí)，假如加工部位太陡、太深、需要延長(zhǎng)加長(zhǎng)刀刃的情形，由於刀具太長(zhǎng)加工時(shí)偏擺太大，往往也需要用等高切削的方式，來減少刀具受力。目前最流行的高速切削機(jī)，也是等高切削的使用者。  

　　UG的等高切削功能不僅提供多樣化的加工方式同時(shí)更答應(yīng)刀具在整個(gè)加工過程中，能在均勻的受力狀能下，做最快、最好的切削。以下是UG等高切削的特性。 

   　刀具使用沒有限制  

　　NC程式設(shè)計(jì)師可以依照工具機(jī)的性能、胚料材質(zhì)、夾持方式及切削效率的考量，自由選用平刀、球刀、圓鼻刀、T型刀等刀具進(jìn)行等高切削。在計(jì)算上，UG利用所選用的刀具，分層沿等加工面計(jì)算，所以能產(chǎn)生準(zhǔn)確的刀具路徑。圖1及圖2顯示用T型刀切削的刀具路徑，圖3顯示用平刀切削的刀具路徑(細(xì)線為刀具路徑)。 

　　自動(dòng)偵測(cè)斜倒區(qū)域(undercut)  

　　UG能自動(dòng)偵測(cè)加工范圍內(nèi)undercut區(qū)域，并自動(dòng)計(jì)算出最佳的刀具路徑。如圖2中，用T型刀銑切時(shí)，若刀柄不干涉到加工面，UG盡可能作最完整的切削。圖3中，由於用平刀切削，因此在undercut區(qū)域，UG產(chǎn)生的刀具路徑以整刀具不碰到加工面為原則。 

　　提供多樣化的刀具路徑型式  

　　UG等高切削供住復(fù)式切削、單向切削、螺旋切削、沿邊切削及多層沿邊切削。其中多層沿邊切削提供高效率的粗胚料加工路徑，也是深陡加工面精加工的良好選擇。高速切削機(jī)可利用此功能產(chǎn)生良好的加工路徑。圖4為多層沿邊切削的刀具路徑。每一深度上產(chǎn)生叁道刀具路徑，第一道離成品面3mm，第二道離成品面1mm第叁道則加工在成品面上。  

　　產(chǎn)生刀具受力均勻的加工路徑  

　　模具加工時(shí)，NC程式設(shè)計(jì)師或機(jī)臺(tái)操作員，往往為了避免NC程式中，刀具局部受力過大，而造成刀具嚴(yán)重?fù)p耗的情形，降低了整體路徑的進(jìn)給速率，而影響了整個(gè)加工效率。UG提供多樣的進(jìn)給速率設(shè)定方式，來解決這個(gè)問題。使用者可以設(shè)定刀具局部受力的進(jìn)給率(如第一刀切削，刀具路徑往復(fù)時(shí)，刀具路徑轉(zhuǎn)角時(shí))  

　　在不同高度區(qū)域設(shè)定不同切削深度 

   　 為了在加工後能留下均勻的胚料，同時(shí)又不耗費(fèi)不必要的加工時(shí)間。UG提供使用者，依加工件的外形特性，在不同的高度區(qū)域中，設(shè)定不同的切削深度。如圖5所示，在做多層沿面中加工時(shí)，在陡峭區(qū)域我們?cè)O(shè)定較大的切削深度，在平緩區(qū)域，設(shè)定較小切削深度。 

   　 具有加工素材及成品體的觀念  

　　加工素材及成品體的運(yùn)作，讓使用者在不修改CAD模型的情形下，能便利的進(jìn)行等高粗加工及精加工的計(jì)算。對(duì)於模具電極及滑塊的NC程式制作非常方便。圖6及圖7中虛線部份為加工素材外形，圖6為用往復(fù)式等高粗切的例子，圖7為等高沿面精加工的刀具路徑。 

　　具有允差切削功能 

　　模具業(yè)者所接收的CAD資料，經(jīng)常是上游所提供的IGES檔案。因此加工用的CAD模型的曲面之間常會(huì)有間隙及重疊的情形。UG提供允差切削功能。在使用者設(shè)定的公差范圍內(nèi)能自動(dòng)處理曲面間的間隙及重疊，而產(chǎn)生良好的刀具路徑。 

　　在個(gè)別的加工曲面上，可以設(shè)定不同的加工預(yù)留量  

　　在模具設(shè)計(jì)中，由於成品幾何外形的規(guī)范，往往需定義不同肉厚、合模面、靠破面及一般成品面。為了方面NC程式設(shè)計(jì)師在單一CAD模型上設(shè)定NC程式，UG讓NC設(shè)計(jì)師在個(gè)別加工曲面上設(shè)定不同的預(yù)留量(正值及負(fù)值)，以提高NC程式的設(shè)計(jì)效率。 

   　提供多種進(jìn)/退刀方式  

　　UG等高切削提供直線、折線、圓弧等多種進(jìn)/退刀方式，來滿足實(shí)際加工的需要。使用者同時(shí)能在不同深度區(qū)域或加工區(qū)域設(shè)定不同預(yù)鉆孔位置及鉆孔深度。UG在進(jìn)刀時(shí)亦能依加工幾何外形及刀具定義，自動(dòng)決定由預(yù)鉆孔進(jìn)刀或斜向進(jìn)刀，以符合實(shí)際加工要求。  

　　結(jié)論  

　　以上為UG等高切削在模具上的應(yīng)用。日後筆者將陸續(xù)介紹UGCAM中最生動(dòng)的投影加工處理模具加工中，中加工、精加工及自動(dòng)清角的問題。