0 引言
本文通過在實際生產制造過程中對等高加工和爬面加工，兩種不同開粗方式的跟蹤與對比，總結出等高層切對模具生產的生產制造上的促進作用。
WorkNC軟件是一種面向加工制造業的全自動化計算機輔助制造（CAM）軟件。具有多種數據轉接接口和專門的編程模塊，能完成零件分析、曲面填補、邊界線的建立和簡單曲面的建立等功能。WorkNC能產生良好的走刀路線、同時還具備完善的模板調用功能、強大的刀具路徑編輯功能、殘余毛坯計算、防過切功能等，都為編程人員提供了方便。
2008年之前因受軟件功能和工藝水平的限制，我公司模具型面粗加工編程一直延用50球刀方式。08年后我公司采購了WrokNC軟件，借力此軟件，我們得以采用新的等高層切去除余量的粗加工方式編程。對此新的加工方式，我公司進行了一定時間的試用。為能更好的改進技術，提高生產效率，特對等高層切從理論和實際加工效果兩方面進行總結分析。
1 技術理論分析
此分析根據實際毛坯狀態分為鑄件毛坯和鍛件毛坯兩方面，利用軟件計算出理論加工時間。
1.1 鑄件毛坯
兩種刀具的編程加工切削參數對比：
表1 兩種刀具的編程加工切削參數對比
在以上理論參數的基礎上，考慮在1分鐘內平坦區域的理論去除量的比較：
球刀：8×10×500=40000mm3，牛鼻刀：40×1×2000=80000mm3，因此理論上在平坦區域，滿刀負荷的情況下牛鼻刀的效率是球刀的2倍。在立壁區域，球刀還是滿負荷，幾乎沒變化，牛鼻刀只能切削大約10mm，所以效率是平坦區域的1/4，這樣牛鼻刀約為球刀50％。
1.2 鍛件毛坯
鍛件毛坯，球刀的切深只有為5mm，而牛鼻刀沒有變化，都在滿刀的情況，牛鼻刀的效率就是球刀4倍。實際切削中球刀因步距小基本每刀都是滿刀，而牛鼻刀步距大，為了加工到位，不足一刀的也走一刀，而且切深小，提刀也就多，綜合來說，加工鍛件毛坯時，牛鼻刀效率約為球刀2倍。
牛鼻刀切削鍛件毛坯效率更高的原因就是：鍛件切削中，刀具的平均負荷，要比鑄件毛坯高。圖1為牛鼻刀滿刀切削狀態圖：
圖1 牛鼻刀滿刀切削狀態圖
1.3 理論時間對比
選擇同一套模具，分別使用NX、WorkNC編制球刀粗加工和牛鼻刀粗加工程序。
●NX使用球刀：清跟＋型面：
圖2 NX所用時間
進給參數設置清跟F＝200mm/m，型面F＝400mm/m，計算時間為：1.2＋10.6＝11.8H。
●WorkNC層切粗加工時間：
圖3 WorkNC所用時間
牛鼻刀粗加工（F2000）＋32球刀二次粗加工（F1500）：10.8＋1＝11.8小時
從從以上計算來看，鑄件毛坯用牛鼻刀的進給F=2000mm/m，與球刀的進給F=400mm/m在時間上基本等同。
技術理論計算最終結論：
●加工鑄件毛坯牛鼻刀的效率與球刀接近，只是略有提升。
●加工鍛件毛坯時，牛鼻刀效率約為球刀2倍。
2 等高層切粗加工在加工中的應用分析
2.1 等高層切粗加工對機床的影響
等高粗加工最主要的優點是，切削力小，對機床剛性要求低，切削負載變化小，也就對機床損害小。下圖為09年我公司加工的裝載機拉延凸模圖片，此次粗加工任務在大隈機床上進行，粗加工進行順利，未出現局部量大而對機床造成大的沖擊，機床震動和負載均處于合理范圍之內。粗加工時負載基本不會超過25%，且滿刀切削后負載均衡。
圖4 裝載機拉延凸模
2.2 刀具損耗
表2 刀具損耗
公司自2008年開始試用WorkNC層切粗加工，2009年為過渡期，2010年全面使用等高層切粗加工。上表為我公司2008-2010年的刀具損耗和模具產值，從上面的表中我們可以對比出，從2008年到2010年中，萬元模具產值的刀具損耗，未隨加工方式的改變而提高。也就是說，層切加工方式未增加制造時刀具的成本。
2.3 實際加工效率
在加工鑄件模具過程中，如機床倍率不變，則實際加工時間基本等于理論計算出來的時間，即兩種粗加工方式效率基本相等。但如果型面形狀復雜，使用50球刀時，程序必須執行多遍才能加工到數，這種情況下使用牛鼻刀就會大幅提高效率。在加工鍛件模具過程時，開粗效率提高一倍以上。因我公司鑄件模具占多數，所以總體來看，等高層切粗加工提高效能15%以上。
2.4 加工安全性
早期50球刀粗加工時，工人須實時觀察切削狀態，并根據加工量的大小隨時手動改變進給量，因切削量太大，會造成刀具毀壞，刀片破裂后輕則傷及刀體和模具，重則損毀機床。層切全部采用程序中的進給控制，工人只負責觀察切削狀態，無需頻繁手工改變進給倍率，大大提高了程序的安全性，降低了工人的勞動強度。
3 結論
3.1 通過以上分析可知等高層切方式主要有以下優勢：
●等高層切粗加工在鑄件毛坯粗加工時效率提高10%以上；
●等高層切粗加工在全鍛件毛坯粗加工效率提高100%左右；
●等高層切粗加工方式對機床有良好的保護作用， 而機床壽命的延長和停機時間的降低，就相當于變相的提高了生產效能，其具體價值很難數字描述；
●等高層切方式能大幅提高加工的安全性；
●等高層切降低了工人的勞動強度；
●等高層切時刀具損耗不會大幅提高。
3.2 層切技術在汽車模具加工上的推廣展望：
目前僅在模具型面加工時采用等高粗加工方式，但由于該加工方式的先進性，我們可以推廣開來，在以下幾種情況時我們均可采用等高粗加工：
●汽車模具鑄件廢料刀粗加工；
●汽車模具鍛件廢料刀粗加工；
●汽車檢具粗加工；
●汽車模具翻整類鍛件鑲塊單塊加工粗加工；
●汽車模具其他類大余量工件粗加工。
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本文標題：2013PLM征文：等高層切在汽車模具加工中的應用
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