楔橫軋模具的設計和制造是實現楔橫軋工藝的關鍵環(huán)節(jié)。目前，楔橫軋模具基本實現了參數化設計，但制造還處于以手工車削加工或以手工編程的數控車削加工階段。生產實踐證明，現行的以車削為主的加工方法需要大型的加工設備，不但投資巨大，而且加工效率低，加工精度難于保證。所以，很有必要對楔橫軋模具的加工方法進行進一步研究，從而提高楔橫軋模具的設計、制造水平，實現CAD/ CAM集成系統(tǒng)。此外，由于目前的輥式楔橫軋模具基準是圓弧形，進行熱處理容易產生變形，且變形后不容易進行加工，因為加工會改變基準圓弧半徑。因此，傳統(tǒng)的輥式楔橫軋模具一般不適用于進行淬火熱處理，模具的性能（硬度、剛度、耐磨性等）得不到提高，嚴重地影響了模具的使用壽命。目前，數控銑削加工已廣泛應用于模具行業(yè)，尤其是高速銑削加工技術不斷成熟，給模具生產企業(yè)帶來欣欣向榮的氣息。所以，為了克服目前楔橫軋模具生產的不足，提高模具性能和使用壽命，加工出高質量高性能的楔橫軋模具，本文進行了基于平底塊式楔橫軋模具銑削加工方法的研究。

 

　　2平底塊式楔橫軋模具結構平底塊式模具結構如所示。所謂平底，是指把模具的圓弧底面化曲為直，使易于變形、不易定位的曲面變?yōu)榉€(wěn)定的平面。所謂塊式，是指把模具分為若干個小塊，體積由大變小，使孔型分布在各個模具塊上進行單獨加工。在不影響模具性能及零件成形的前提下，在模具由圓弧底結構變?yōu)槠降捉Y構的同時，為減少模具重量及加工面積，模具基體展寬部分可適當地減少尺寸。模具三維實體模型及模具塊如所示。

 

　　現行的圓弧底結構模具加工是將分好塊的坯料拼裝起來，再安裝在芯軸上進行整體車削加工。

 

　　而平底塊式模具適合于單塊銑削加工，坯料可以選用如所示兩種結構的鑄件或鍛件，因而，選用采用小型機床即可完成大型模具的分塊加工，從而大幅度降低加工設備投資。此外，這種結構的模具便于采用熱處理工藝，即使由于熱處理產生小部分變形也可以很方便地通過銑削加工對其修正。主軸快速旋轉及刀具快速進給能靈活高效地加工出各種復雜的模具孔型及基體側面。所示為加工好的模具（）安裝在正多邊形芯軸上形成的軋輥。

 

　　3基于圖形的圖像自動化編程技術數控機床是按照編制好的加工程序自動地對工件進行加工的高效自動化設備，數控程序質量是影響數控機床加工質量和使用效率的重要因素。對于幾何形狀不太復雜的簡單零件，計算簡單，加工程序不多，采用手工編程較容易實現，但對于有著復雜孔型以及模具塊之間數據相互關聯(lián)的楔橫軋模具塊來說，手工編程很費時間甚至難于勝任。20世紀80年代后期出現了基于圖形的圖像自動編程技術并涌現了很多優(yōu)秀的CAD/ CAM軟件系統(tǒng)。由CAD系統(tǒng)設計出的三維模型可以直接在CAM系統(tǒng)進行數控編程。編程者只需根據零件的具體形狀，指定加工部位和參考面，選擇合理的加工類型，設置必要的工藝參數，系統(tǒng)就會自動計算并顯示刀具加工路徑，模擬加工狀態(tài)，檢驗走刀軌跡等，如有錯誤可以立即修正。自動編程大大減小了編程出錯概率，提高了編程效率和可靠性。要實現楔橫軋模具基于圖形的圖像自動化編程，就必須首先獲得平底塊式楔橫軋模具三維模型，通過對Pro/ E二次開發(fā)，已經基本實現了楔橫軋模具參數化設計。將模型存儲為IGES、DXF或STL格式，然后從具有強大的自動編程和仿真加工功能的M astercam系統(tǒng)中導入模具三維圖形進行自動編程。M astercam能夠方便地編制二維、三維刀具路徑，能生成2- 5軸，并且能被多種CNC控制器識別的數控加工代碼。

 

　　4模具數控銑削加工及工藝規(guī)劃模具塊都分布著圓弧槽形，經過研究發(fā)現，利用Mastercam四軸旋轉加工能夠加工出精度高、表面質量好的模具。在加工圓弧槽型時，刀具不但需要在X、Y、Z三個方向上運動，刀具主軸還要在垂直于模具軸線的方向沿圓弧槽形旋轉，從而加工出精確的槽型。模具側面、孔型及安裝孔都在一臺數控機床上加工，省去了切分機、鉆床及其輔助設備的開銷，也縮短了模具開發(fā)周期。實際加工時，根據零件的技術要求，本著刀具集中、先粗后精、減少工件裝卡等原則制定合理的加工工序。在保證加工表面精度和表面粗糙度的要求的前提下，根據數控機床性能、刀具材料、模具型號、模具孔型大小合理設置工藝參數。模具加工工序如所示，工藝參數如所示。

 

　　5仿真加工、后處理、數控加工NC代碼的生成制定好加工工藝，設置好工藝參數后，將設置結果提交給CAM系統(tǒng)進行刀軌的計算。為確保程序的安全性，必須對生成的刀軌進行檢查校驗，檢查有無明顯刀具路徑、有無過切、加工不到位，同時，檢查是否會發(fā)生與工件及夾具的干涉。具體校驗方式有直接查看、手工檢查、實體仿真加工。

 

　　M astercam加工仿真功能可以交互式地模擬材料按數控刀軌數據被去除的過程，對加工操作進行驗證。模具整個加工過程與實際機床加工十分相似。為正在仿真加工模具塊側面。后處理實際上是一個文本編輯處理過程，其作用是將計算出的刀軌（刀位運動軌跡）以規(guī)定的標準格式轉化為NC代碼。生成數控代碼后，還需檢查代碼文件，根據實際要求對文件進行修改。修改后的文件通過Communic命令傳輸到數控機床控制器內驅動機床加工。

 

　　6結語本文提出的平底塊式結構楔橫軋模具適于分塊數控銑削（甚至高速銑削）加工，便于淬火處理，可提高模具加工效率和使用壽命。通過自動編程軟件仿真加工出楔橫軋模具，獲得了可供實際加工使用的數控代碼，驗證了銑削加工楔橫軋的可行性。