五轴联动加工中心在木模制作中的应用

　　某客户V法铸件年产量10万吨以上，铸造用模具均为木模，每年开发新产品约60余种。产品以平衡重类为主，铸造用模具尺寸较大。引进意大利PaolinoBacci公司生产的Master546五轴联动加工中心后，在模具制作过程中，通过Solidworks、CimatronE等软件进行铸造模具设计，应用CimatronE软件进行编程，用加工中心进行模具加工，节省了大量的人力成本，降低了劳动强度，模具制作更精确、高效。 　　 　　1.客户五轴联动加工中心主要参数 　　 　　加工中心机体为龙门式构造，工作台尺寸1600×1600mm，X×Y×Z行程为3000×2600×950mm、A轴倾斜角度为±135°、C轴旋转角度为±200°，具有一个可以安放16只刀具的圆盘转塔式刀库，全部自动换刀，主机采用FANUC伺服控制系统。 　　 　　2.传统木模制作工艺 　　 　　传统的木模制造方法，是根据零件的铸造工艺图纸，确定模型分类，模块结构，手工绘制放样图，进行分块制作、组配。其中，放样是对零件二维图纸尺寸的具体化，也即是模块制作标准。同时它也是模型设计制造的一个关键工序，对模具制作者技术水平要求较高。对于一些复杂的零件，在模具制造过程中，由于二维图纸尺寸不完善以及模具制作者对图纸的理解不透彻等问题，所制作的模具难免存在尺寸不精确等问题。这些问题多数只能在模型制造过程中逐步被验证出，有些甚至等到铸件制造出来后才能发现。这样不仅增加了模具开发的工作量，耽误了新产品开发进度，而且还存在模具精度偏低等问题。 　　 　　3.加工中心应用流程 　　 　　3.1铸造模具三维设计 　　 　　现阶段，V法平衡重类产品设计一般用三维CAD软件进行。铸造模具设计过程中，输入客户的产品三维图至Solidworks软件中，根据产品的铸造工艺图纸设置模具缩水、拔模斜度等参数，绘制上、下模模具三维图，如图1所示。 　　 　　3.2加工程序编制及后处理 　　 　　客户应用的是CimatronE8.5编程软件，CimatronE8.5是以色列Cimatron公司旗下产品。CimatronE的数控加工技术一直处于世界领先的地位，被普遍认为是最杰出的数控编程设计软件之一。CimatronE8.5支持从2.5到5轴编程设计。 　　 　　加工程序编制一般分为以下步骤： 　　 　　①根据铸造模具特点，初步制定加工工艺; 　　 　　②根据模具的不同曲面分步进行编程，选择适当的加工程序，选择合适的刀具、主轴转速、进给速度、刀路步距等加工参数，生成刀具路径，如图2所示; 　　 　　③后置处理生成NC程序 　　 　　后置处理程序是通用数控编程软件计算产生的刀路轨迹源文件和专用数控加工中心所能识别的ISO格式的NC程序之间的编译软件。图3是Cimatron公司针对我厂Master546机型所开发的后处理器。 　　 　　3.3加工程序仿真检查 　　 　　意大利PaolinoBacci公司开发了一款智能型三维实体机床仿真模拟软件Pitagora。可以对五轴联动数控加工中心的运动过程进行精确真实的动态模拟，可直接读入CimatronE后置处理生成的ISO代码。可以进行动态缩放旋转、加工过行程检查、干涉碰撞检查、刀头快速移动轨迹调整和加工时间计算，如图4所示。Pitagora确保了CimatronE所编制程序的准确、安全性，非常具有实用价值。 　　 　　3.4模具毛坯的制作 　　 　　按照铸造工艺图纸制作一个有适当余量的模具毛坯，无需考虑详细的尺寸，降低了模具制作者的工作量。 　　 　　3.5模型加工 　　 　　如图5所示，通过专用压具把模型毛坯在加工中心工作台上固定，并通过设置，实现工件坐标系和加工坐标系的关联;把NC程序输入到加工中心，通过其编码器的转换，实现加工中心的各个刀轴的联动，从而完成模型加工。对于模具不易取模、需做活块处，可预先把活块粘在模型上直接加工。 　　 　　4.结束语 　　 　　通过五轴联动加工中心的应用，节约了人力成本，缩短了V法模具的开发周期。而且能加工出高精度的曲面，从而制作出高精度的模型，进而生产出高精度等级的铸件。随着人力成本的上升以及对木模精度要求的提高，应用五轴联动加工中心制作V法木模将成为铸造模具行业的发展趋势。