PowerMILL在五轴机床上轮胎模具中的应用1

　　前言

　　随着中国汽车工业的蓬勃发展，轮胎作为其中的一项重要环节，其地位受到了前所未有的重视;另一方面，在轮胎的制造过程中，无论是造型设计计算机化，还是新型复合材料及纳米技术的引进，都使得轮胎工业发生了巨大的变革。在现阶段，轮胎模具加工企业只有不到1%的厂家使用4-5轴的加工中心，加上操作水平和对软硬件的认知度有限，远没有将效益发挥出来。在轮胎模具加工中，花纹的尺寸和形状直接影响轮胎的工作性能，不仅能改善车辆行驶中与不同路面的接触特性，而且是车辆高速行驶的一项重要安全指标;中国正在全面发展高速公路，对轮胎也就提出了更高的技术要求。所以国产轮胎模具如果不能突破由此造成的瓶颈，就很难适应市场的需要，势必被市场淘汰。为了满足模具行业加工需求的不断发展和变化, DMG公司设计推出了很多类型的五轴机床。

　　一.五轴加工的主要优点是其能够通过一次装夹加工复杂的形状。与多次装夹相比，五轴加工能够在很大程度上减少加工时间和夹具数量，提高生产效率。而且，多次装夹过程中极易在拆装工件时产生装夹误差。如图1所示:

　　另外，五轴加工一个重要的优点是其能够用较短的刀具进行加工，这是因为加工时摆头/转台可以缩短刀具和工件的距离且刀具可以基于工件面移动。如此则无需加载更大的力给刀具就能达到更高的切削速度，提高刀具寿命、减少刀具磨损。

　　与三轴加工相比，五轴加工允许使用较短的刀具，在加工深孔或深腔时能够减少刀具的振动。这会提高加工精度，甚至减少人工抛光的时间成本。几乎没有特殊刀具的使用，简化了刀具的应用，减少了刀具的成本。如图2所示:

　　使用五轴加工可以在立体毛坯上加工特别复杂的曲面，无需使用特别铸造过的毛坯。对样件或小批量加工，这样的方式会更加快速、经济。无需2个月或更长的时间来进行铸造和加工，只用1到2周便可完成。如图3所示:

　　使用五轴加工可以节省大量的钻孔时间。相比加工复杂孔和型腔而言，钻孔看似细小，实际上，钻大量的斜孔会浪费大量的时间。如果使用三轴机床进行钻斜孔，必须为每一个孔做不同的工装。采用五轴加工，摆头/转台会准确的使刀具沿着每个斜孔的轴向更快完成钻孔操作。如图4:

　　二.多数实用五轴机床是由三个直线坐标轴XYZ和二个回转轴BC或AC或AB组成的。下面我将简单介绍五轴加工的概况。

　　1，五轴加工总的来说分为五面加工、五轴定位加工和五轴同步轮廓加工。如图5所示:

　　图5

　　A.五面加工：依照立方体法则，工件加工位置处于各基准面上，使它在一个工序里完成其五面的加工

　　B.五轴定位加工(3+2轴定位加工)這是运用五面加工,多角度特点和工作部件平面的组合. 两组平台旋轉，轴只利用于定位工件的位置。主轴是永远垂直来处理须要的应用 - 钻或銑

　　C.五轴同步轮廓加工：刀尖跟随，此加工技術运用于须要五轴同时運動的加工组件。

　　2.五轴加工的市场份额，如图6所示：

　　图6

　　实际上，五轴加工在大批量生产中的应用日益增多， 有些是零件的某些部位确实需要五轴联动加工，而有些零件的加工完全不需要五轴联动。这种应用的增多是因为零件越来越复杂和零件精度要求越来越高。

　　轮胎加工不同于常规工艺，需要分割成不同比例的段，这些段中含有不同形状的步距.只有采用CAD/CAM技术，才能提高模具质量和缩短加工周期。无疑，PowerMILL完全具备满足以上所提到的种种要求。

　　本文主要讨论运用PowerMILL软件，结合轮胎模具的加工工艺特点，编制出合理有效的轮胎模具花纹的数控加工程序在DMG的HSC75linear上实现高速切削。