苑妮，呂宏貴

（中國華錄·松下電子信息有限公司，遼寧大連 116023）

1 引言

在高速模具加工中對(duì)于深腔的處理通常比較麻煩，由于加工使用各種直徑刀具長度的限制，加工后的模具鑲塊經(jīng)常會(huì)遇到刀具間接刀、加工讓刀后引起的工件缺肉、表面精度不良以及單個(gè)刀具加工時(shí)間過長產(chǎn)生的刀具損耗等問題。因此，如何將深腔位置加工到位、精度得以保證，是CAM設(shè)計(jì)要考慮的問題。本文以我司某深腔模具為例，以多年加工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，給出不同加工策略、使用不同加工刀具以及加工方法解決深腔模具的加工過程，對(duì)類似深腔模具的加工具有一定的參考價(jià)值。

2 深腔粗加工

如圖1所示，工件外形高度130mm，鑲塊加工深度82.28mm底 部R角7.6mm。首 次 開 粗 使 用φ32R4.5mm圓弧型立銑刀換刀片刀具，全長200mm，留量0.5mm。使用三維偏置區(qū)域清除模型加工策略，并開啟輪廓光順選項(xiàng)，就是在刀具路徑拐角處增加0.05倍刀半徑的圓弧拐角，以避免產(chǎn)生直角拐角的刀具路徑，從而導(dǎo)致減速產(chǎn)生彈刀等缺陷，如圖2和圖3所示的刀具路徑對(duì)比。

圖1 鑲塊工件

圖2 未開啟輪廓光順

圖3 已開啟輪廓光順

二次開粗參考首次開粗程序，使用φ12R1mm圓弧型立銑刀，刀具全長100mm，刃長24mm，留量0.3mm，加工腔內(nèi)深度88.28mm。仍然采用上一刀具路徑加工策略，受刀具長度限制，刀具夾持部分35mm，剩余懸出最大加工深度65mm。

全部完整刀具路徑如圖4所示。由于加工刀具不能滿足一次加工深度要求，因此，在二次粗加工階段，采用分層分段粗加工的方式，在不同深度采用不同伸出長度、不同刀具夾持的辦法，可以取得較好的加工效果并可以有效縮短加工時(shí)間。

圖4 φ12R1mm刀具路徑

（1）第一層加工深度至41.82mm，加工時(shí)間3h09min，如圖5所示。

圖5 φ12R1mm第一層路徑

（2）第二層加工深度至62.28mm，加工時(shí)間3h18min，如圖6所示。

圖6 φ12R1mm第二層路徑

（3）第三層加工深度至88.28mm，加工時(shí)間3h36min，如圖7所示。

圖7 φ12R1mm第三層路徑

由于第三層的加工深度已超出刀具的懸出長度，因此，需更換直徑較細(xì)的焊接式刀夾，減少刀具懸出長度，并進(jìn)行碰撞檢查，確認(rèn)此刀具是否適用此次路徑。

如圖8所示，碰撞檢查發(fā)現(xiàn)刀具伸出65mm時(shí)四周拐角處側(cè)壁發(fā)生夾持碰撞，因此需將刀路裁切，并更換成全長110mm的φ12mm端銑刀，伸出65mm，形成圖9所示刀路，進(jìn)行加工。其余部分仍沿用φ12R1mm圓弧型立銑刀，伸出60mm加工。

圖8 φ12R1mm過切路徑

圖9 φ12mm端銑刀裁切路徑

3 深腔精加工

深腔精加工，主要采用等高和最佳等高加工策略。因本次鑲塊造型深腔陡峭側(cè)壁處是滑塊槽，加工精度要求較高。如果采用一顆刀具從頭到尾加工到位的方式，確實(shí)可以避免側(cè)壁加工段差的出現(xiàn)；但由于鑲塊尺寸大、加工距離長，加工時(shí)間也長，刀具磨損嚴(yán)重，被加工側(cè)壁的上端和下端會(huì)出現(xiàn)余量相差很大的問題，精度很難保證。因此，最好采用分層加工，但刀具之間的接刀問題又很難保證加工精度。

于是在鑲塊實(shí)際加工中，深腔陡峭側(cè)壁部分采用了二次精加工的辦法。第一次精加工采用大步距、大進(jìn)給的方式，用φ20R0.5mm圓弧銑刀一次性加工到底，留量0.05mm，加工時(shí)間2h10min，加工深度88.23mm，如圖10所示。

圖10 φ20R0.5mm第一次精加工路徑

第二次精加工，仍然用等高策略加工，更換新的刀具。本次使用φ12mm端銑刀，全長110mm，不同深度不同伸出分層加工。為避免上述提到分層產(chǎn)生的接刀問題，二次精加工試行了不同留量的加工方式：

考慮到刀具磨損的問題在尺寸公差要求范圍內(nèi)，最上端加工留量0.01mm，中間部分加工到位即留量0mm，最下端即最深處留量-0.01mm，如圖11所示。

圖11 分層留量圖

本次加工程序較上次精加工步距減少2～3倍、進(jìn)給速度提升30%加工，可以很好的解決因加工時(shí)間過長導(dǎo)致的刀具磨損產(chǎn)生的加工精度問題。

鑲塊中間部分的深型腔底部均為曲面、根部是R角，所以精加工采用最佳等高策略加工，此部分型腔為外觀面，精度要求高，因此也采用二次精加工保證表面加工質(zhì)量。第一次型腔精加工，采用φ12mm球頭刀，全長120mm，型腔待加工區(qū)域深度71.59mm，留量0.05mm，其中陡峭區(qū)域用等高加工，淺灘平緩區(qū)域三維偏置精加工，兩種方法采用相同下切步距，兩者交接處設(shè)置與留量相同的重疊部分，以減少交接處出現(xiàn)明顯段差（見圖12）。左右兩側(cè)分開加工，每側(cè)加工時(shí)間3.5h。

圖12 φ12mm球頭刀腔內(nèi)精加工刀路

第二次型腔內(nèi)精加工，仍采用與上次相同直徑的φ12mm球頭刀，長度改選短些的，全長80mm，加工策略仍采用與上次加工相同的最佳等高加工，但此次將待加工型腔按深度分兩次加工到位。由于使用球頭刀具，兩層之間會(huì)有至少刀具半徑的段差（見圖13）因此為提高加工表面精度，下一層的最高加工點(diǎn)要比上一層的最低加工點(diǎn)至少高一個(gè)刀具半徑，如圖14所示。

圖13 球頭刀行距差示意

型腔精加工第一層加工深度至38mm，加工時(shí)間2h40min；第二層從31.5mm開始加工，加工深度至71.59mm，兩側(cè)分開加工，單側(cè)加工時(shí)間2.5h，如圖14、圖15所示。

然后是其它小直徑刀具對(duì)鑲塊進(jìn)行的精加工，因不涉及本文提及的深腔加工，這里不再贅述。

圖14 φ12mm球頭刀腔內(nèi)第一層刀路

圖15 φ12mm球頭刀腔內(nèi)第二層刀路（一側(cè)）

4 結(jié)束語

近年來我國制造業(yè)飛速發(fā)展，模具加工的方向越來越廣泛，因此，深腔模具加工的品質(zhì)至關(guān)重要。本文通過本次鑲塊加工總結(jié)出粗加工分層，精加工分多次、不同留量的加工方法，高精度高效率地完成了深腔模具的加工。