王新星，陳亞飛，魏 剛，駱 燃，吳 祥

（珠海格力精密模具有限公司，廣東珠海 519070）

1 引言

近年來(lái)隨著模具行業(yè)的迅速發(fā)展，為了縮短模具制造周期、降低生產(chǎn)管理成本，在實(shí)際模具設(shè)計(jì)中，有很多零件采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，一副模具特征大部分特征都是相同或類似的，但是數(shù)控編程過(guò)程卻要編程員大量的人工參與，包括前期加工工藝規(guī)劃、加工刀具選擇、編程策略設(shè)置、加工坐標(biāo)系的設(shè)定等[1]，在確定加工工藝后還需要編程員手工為每個(gè)策略指定相關(guān)的加工參數(shù)，包括加工方式、切削區(qū)域、切削參數(shù)、非切削參數(shù)、切削進(jìn)給率等一系列操作。PowerMILL 是一款專業(yè)的CAM 設(shè)計(jì)軟件，具備清晰刀具路徑編輯視窗，簡(jiǎn)單明了的參數(shù)設(shè)置頁(yè)面，強(qiáng)大的路徑后期編輯功能深受從業(yè)者門(mén)的喜愛(ài)。此外軟件體具有很好的用戶定制環(huán)境和系統(tǒng)化的內(nèi)部執(zhí)行語(yǔ)言代碼編寫(xiě)規(guī)則，大多數(shù)用戶通過(guò)熟悉其執(zhí)行語(yǔ)言規(guī)則，提高編程員效率，減少繁冗多重軟件操作步驟，同時(shí)也大幅度降低人工操作的出錯(cuò)率。 PowerMILL 具有PowerSolutionDOTNetOLE 二次開(kāi)發(fā)接入庫(kù)函數(shù)，可通過(guò)VB.net進(jìn)行連接開(kāi)發(fā)自動(dòng)編程。建立標(biāo)準(zhǔn)化、參數(shù)化工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，把它融入到系統(tǒng)中，從而真正發(fā)揮該系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。下面以滑塊零件在臥式加工中心加工部分為例進(jìn)行加工工藝進(jìn)行分析，說(shuō)明二次開(kāi)發(fā)的自動(dòng)化編程在模具滑塊編程加工中的應(yīng)用。

2 加工工藝

根據(jù)滑塊零件在數(shù)控加工中心裝夾加工方便和加工優(yōu)勢(shì)原則，可以把正面、頂面、底面3個(gè)方向安排到三軸數(shù)控加工中心加工如圖1所示。加工正面方向可以在背面留兩個(gè)或4個(gè)工藝腳使用底板工裝裝夾加工，頂面和底面有足夠?qū)挼钠矫婵梢灾苯邮褂秒姶盼P(pán)直接裝夾固定加工。頂面兩個(gè)斜導(dǎo)柱孔、背面斜耐磨塊槽斜螺孔、側(cè)面1 和側(cè)面2 特征使用臥式數(shù)控加工中心裝夾加工，臥式數(shù)控加工中心相對(duì)3軸加工中心優(yōu)勢(shì)有3點(diǎn)：一是相對(duì)立式機(jī)床因零件形狀是異形無(wú)法裝夾或難裝夾工件，可以通過(guò)機(jī)床工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)角度加工；二是相對(duì)立式機(jī)床深腔深孔零件加工，臥式機(jī)床易排屑，防止鐵屑二次加工造成刀具磨損；三是臥式加工中心工作臺(tái)可以旋轉(zhuǎn)360°，零件一次裝夾可以加工多面。

圖1 滑塊零件方向示意圖

滑塊零件加工去除材料量比較多，加工過(guò)程產(chǎn)生較大的熱量和內(nèi)應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致工件在加工過(guò)程中容易產(chǎn)生變形量要先粗加工整體留預(yù)量0.5mm以上，使用大刀開(kāi)粗可以快速去除余量，提高效率。分別加工底面、背面、頂面、正面4個(gè)方向特征后，自然時(shí)效12h釋放內(nèi)應(yīng)力和變形量。3軸機(jī)床分別精加工頂面、底面、正面3個(gè)方向特征，背面的工藝腳留給電打工序和三座標(biāo)檢測(cè)裝夾使用，后面臥式機(jī)床加工去除。前面工序加工完成后，最后上臥式加工中心加工側(cè)面1、側(cè)面2掛臺(tái)側(cè)面和平面、各類螺孔，再上虎鉗或靠背加工背面斜耐磨塊槽、螺孔，自動(dòng)轉(zhuǎn)角度加工頂面兩個(gè)斜導(dǎo)柱孔。如圖2所示。

圖2 臥式加工中心加工特征

3 零件分類

根據(jù)滑塊零件特征進(jìn)行分類, 根據(jù)滑塊零件的加工工藝，將模型分為不同的組，再將零件不同的加工特征細(xì)分為若干類型，類型細(xì)分越多自動(dòng)化程度就越高?；瑝K分類根據(jù)零件加工特征位置和加工裝夾方式分成七類。

A類：裝夾方式：磁盤(pán)+靠背工裝。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長(zhǎng)度，如圖3a所示，注意先做非基準(zhǔn)面一端；第二次裝夾，裝鎖底板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽，斜螺孔，如圖3b所示。擺放要求：坐標(biāo)擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖3 滑塊A類型

B類：裝夾方式:磁盤(pán)+靠背或虎鉗工裝，長(zhǎng)度要小于350mm的。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長(zhǎng)度，如圖4a所示，注意先做非基準(zhǔn)面一端；第二次裝夾，上靠背虎鉗裝夾，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔、斜導(dǎo)柱孔，如圖4b所示。擺放要求：坐標(biāo)擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖4 滑塊B類型

C 類：裝夾方式：磁盤(pán)+虎鉗或靠背工裝，長(zhǎng)度大于350mm的。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長(zhǎng)度，如圖5a所示，注意先做非基準(zhǔn)面一端；第二次裝夾，鎖底板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔、斜導(dǎo)柱孔。擺放要求：坐標(biāo)擺正后工件要在靠背左側(cè)，如圖5b所示。

圖5 滑塊C類型

D類：裝夾方式:磁盤(pán)+靠背工裝，兩端面有斜耐磨塊槽。注意與G類區(qū)分。

第一次裝夾，吸住背面鑼兩端面各類孔、飛長(zhǎng)度，如圖6a所示，注意先做非基準(zhǔn)面一端；第二次裝夾，鎖板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔，如圖6b所示。擺放要求：坐標(biāo)擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖6 滑塊D類型

E 類：裝夾方式:磁盤(pán)+角度磁盤(pán)工裝，高度大于300mm。

第一次裝夾，吸住正面鑼兩端面斜槽、斜孔、飛長(zhǎng)度，如圖7a 所示，注意先做非基準(zhǔn)面一端；第二次裝夾，上角度磁盤(pán)，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔，如圖7b所示。擺放要求：注意在過(guò)數(shù)基準(zhǔn)碰數(shù)。

圖7 滑塊E類型

F類：裝夾方式：磁盤(pán)+靠背工裝，帶拖把的滑塊。

第一次裝夾，吸住底面鑼兩端面各類孔、飛長(zhǎng)度，如圖8a所示，注意先做非基準(zhǔn)面一端；第二次裝夾，鎖板上靠背，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜螺孔，如圖8b所示。擺放要求：坐標(biāo)擺正后工件要在靠背左側(cè)。

圖8 滑塊F類型

G 類：裝夾方式：磁盤(pán)+虎鉗工裝，兩端面有斜耐磨塊槽。注意世界坐標(biāo)與D類有區(qū)別。

第一次裝夾，吸住背面鑼兩端面各類孔、斜槽、飛長(zhǎng)度，如圖9a所示；第二次裝夾，上虎鉗，去工藝腳，鑼耐磨塊槽、斜導(dǎo)柱孔，如圖9b所示。擺放要求：坐標(biāo)擺正后工件要在虎鉗左側(cè)。

圖9 滑塊G類型

使用VB.net開(kāi)發(fā)模型零件的分類外掛工具，自動(dòng)編程輔助工具系統(tǒng)界面如圖10所示，以外部插件形式在UG環(huán)境上運(yùn)行，該工具功能是先選擇相應(yīng)版塊類型，自動(dòng)顯示該版塊的所有模型類型，點(diǎn)選要使用的模型類型，所有的零件類型也會(huì)顯示在左邊，選擇零件類型后就會(huì)顯示該類型的圖片方便識(shí)別，同時(shí)自動(dòng)生成自動(dòng)編程標(biāo)識(shí)碼，該標(biāo)識(shí)碼在后臺(tái)自動(dòng)編程時(shí)會(huì)自動(dòng)調(diào)用相對(duì)應(yīng)宏來(lái)自動(dòng)編程。模型導(dǎo)出位置可以選擇導(dǎo)出到本機(jī)電腦上還是服務(wù)器上，選擇導(dǎo)出到服務(wù)器上后臺(tái)自動(dòng)偵探文件自動(dòng)計(jì)算，不再需要人工干預(yù)。

圖10 自動(dòng)編程輔助工具系統(tǒng)

4 開(kāi)發(fā)自動(dòng)化編程系統(tǒng)

制定滑塊零件最優(yōu)的加工方案、加工工藝、刀具參數(shù)和編程策略建立相應(yīng)滑塊零件的編程模板，對(duì)相應(yīng)類型的滑塊零件以編程模板為基礎(chǔ)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。利用應(yīng)用程序周期性偵探共享目錄下的文件狀態(tài)，自動(dòng)識(shí)別到文件時(shí)即刻啟PowerMill 軟件，配合編程軟件內(nèi)部執(zhí)行指令代碼，自動(dòng)導(dǎo)入模型到軟件中及執(zhí)行開(kāi)發(fā)完成的計(jì)算過(guò)程命令，對(duì)應(yīng)不同類型的模型定制開(kāi)發(fā)相應(yīng)宏執(zhí)行文件，不同文件執(zhí)行文件的配對(duì)主要通過(guò)文件名加類型識(shí)別代碼完成。

利 用 VB.NET 通 過(guò) 接 口 函 數(shù)PowerSolutionDOTNetOLE.dll 對(duì) PowerMill 二次開(kāi)發(fā)接入內(nèi)部編程信息函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)PowerMill軟件操作的控制進(jìn)行自動(dòng)編程，主要應(yīng)用的一些函數(shù)如下：

使用VB.net 開(kāi)發(fā)模具智能加工中心系統(tǒng)分不同功能界面，在這里只要使用到“自動(dòng)編程”界面，如圖11所示，該模塊功能是系統(tǒng)自動(dòng)偵探指定路徑上后綴名為X_T、STP、IGS的文件，偵探到有模型時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)PowerMILL 軟件，并通過(guò)文件名稱分析自動(dòng)編程識(shí)別代號(hào)調(diào)用相對(duì)應(yīng)宏進(jìn)來(lái)自動(dòng)編程。自動(dòng)編程完后，自動(dòng)保存并關(guān)掉圖檔，并刪掉文件夾里相應(yīng)是原始圖檔，把待計(jì)算列表里面的文件名稱移到計(jì)算完成列表上，再進(jìn)行下一個(gè)圖檔的計(jì)算工作，依次類推。

圖11 模具智能加工中心

自動(dòng)編程完成后刀路如圖12所示，第一次使用吸盤(pán)裝夾如圖12c所示加工時(shí)長(zhǎng)方向兩端掛臺(tái)和平面使用D10R1 刀具開(kāi)粗留0.05mm，光刀使用D10R1。自動(dòng)編程開(kāi)粗時(shí)刀具大小根據(jù)模型大小設(shè)置有使用D12R1、D17R2、D21R2 刀開(kāi)粗，光刀使用 D12R1、D17R0.8、D21R0.8 加工，加工深度通過(guò)毛坯來(lái)控制。第二次使用虎鉗裝夾加工如圖12f所示背面的斜面和頂部?jī)蓚€(gè)斜導(dǎo)柱孔，背面斜面角度是使用宏自動(dòng)識(shí)別出來(lái)，生成坐標(biāo)后，自動(dòng)生成了光平面刀路，說(shuō)明角度是正確的。頂面斜導(dǎo)柱孔比斜面角度少2°，加工時(shí)直接使用鉆頭加工孔大小。

圖12 滑塊刀路

5 結(jié)束語(yǔ)

基于PowerMILL二次開(kāi)發(fā)在模具滑塊零件加工中應(yīng)用是基于對(duì)數(shù)控加工工藝、模型分類、自動(dòng)編程等工藝過(guò)程的研究，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了模具自動(dòng)編程系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)模具零件加工工藝的研究，建立了編程模板庫(kù)、PowerMILL刀具庫(kù)、加工參數(shù)庫(kù)對(duì)加工方案進(jìn)行優(yōu)化，在自動(dòng)編程時(shí)自動(dòng)選擇合適的加工刀具和加工參數(shù)，利用計(jì)算機(jī)24h無(wú)人值守自動(dòng)編程計(jì)算的目標(biāo)，進(jìn)行深入研究。實(shí)現(xiàn)數(shù)控程序的自動(dòng)編程，對(duì)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義，可以解決行業(yè)編程人機(jī)占比低、人工編程出錯(cuò)率問(wèn)題，具備很好的社會(huì)效應(yīng)及影響力。