楔橫軋模具的設(shè)計(jì)和制造是實(shí)現(xiàn)楔橫軋工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前，楔橫軋模具基本實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化設(shè)計(jì)，但制造還處于以手工車削加工或以手工編程的數(shù)控車削加工階段。生產(chǎn)實(shí)踐證明，現(xiàn)行的以車削為主的加工方法需要大型的加工設(shè)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(jìn)行進(jìn)一步研究，從而提高楔橫軋模具的設(shè)計(jì)、制造水平，實(shí)現(xiàn)CAD/ CAM集成系統(tǒng)。此外，由于目前的輥式楔橫軋模具基準(zhǔn)是圓弧形，進(jìn)行熱處理容易產(chǎn)生變形，且變形后不容易進(jìn)行加工，因?yàn)榧庸淖兓鶞?zhǔn)圓弧半徑。因此，傳統(tǒng)的輥式楔橫軋模具一般不適用于進(jìn)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(yán)重地影響了模具的使用壽命。目前，數(shù)控銑削加工已廣泛應(yīng)用于模具行業(yè)，尤其是高速銑削加工技術(shù)不斷成熟，給模具生產(chǎn)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(chǎn)的不足，提高模具性能和使用壽命，加工出高質(zhì)量高性能的楔橫軋模具，本文進(jìn)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(jié)構(gòu)平底塊式模具結(jié)構(gòu)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(jìn)行單獨(dú)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(jié)構(gòu)變?yōu)槠降捉Y(jié)構(gòu)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(dāng)?shù)販p少尺寸。模具三維實(shí)體模型及模具塊如所示。

 

　　現(xiàn)行的圓弧底結(jié)構(gòu)模具加工是將分好塊的坯料拼裝起來，再安裝在芯軸上進(jìn)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(jié)構(gòu)的鑄件或鍛件，因而，選用采用小型機(jī)床即可完成大型模具的分塊加工，從而大幅度降低加工設(shè)備投資。此外，這種結(jié)構(gòu)的模具便于采用熱處理工藝，即使由于熱處理產(chǎn)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(zhuǎn)及刀具快速進(jìn)給能靈活高效地加工出各種復(fù)雜的模具孔型及基體側(cè)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(shù)數(shù)控機(jī)床是按照編制好的加工程序自動地對工件進(jìn)行加工的高效自動化設(shè)備，數(shù)控程序質(zhì)量是影響數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量和使用效率的重要因素。對于幾何形狀不太復(fù)雜的簡單零件，計(jì)算簡單，加工程序不多，采用手工編程較容易實(shí)現(xiàn)，但對于有著復(fù)雜孔型以及模具塊之間數(shù)據(jù)相互關(guān)聯(lián)的楔橫軋模具塊來說，手工編程很費(fèi)時間甚至難于勝任。20世紀(jì)80年代后期出現(xiàn)了基于圖形的圖像自動編程技術(shù)并涌現(xiàn)了很多優(yōu)秀的CAD/ CAM軟件系統(tǒng)。由CAD系統(tǒng)設(shè)計(jì)出的三維模型可以直接在CAM系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)控編程。編程者只需根據(jù)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(shè)置必要的工藝參數(shù)，系統(tǒng)就會自動計(jì)算并顯示刀具加工路徑，模擬加工狀態(tài)，檢驗(yàn)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(shí)現(xiàn)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(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了楔橫軋模具參數(shù)化設(shè)計(jì)。將模型存儲為IGES、DXF或STL格式，然后從具有強(qiáng)大的自動編程和仿真加工功能的M astercam系統(tǒng)中導(dǎo)入模具三維圖形進(jìn)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(shù)控加工代碼。

 

　　4模具數(shù)控銑削加工及工藝規(guī)劃模具塊都分布著圓弧槽形，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，利用Mastercam四軸旋轉(zhuǎn)加工能夠加工出精度高、表面質(zhì)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(yùn)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(zhuǎn)，從而加工出精確的槽型。模具側(cè)面、孔型及安裝孔都在一臺數(shù)控機(jī)床上加工，省去了切分機(jī)、鉆床及其輔助設(shè)備的開銷，也縮短了模具開發(fā)周期。實(shí)際加工時，根據(jù)零件的技術(shù)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(jù)數(shù)控機(jī)床性能、刀具材料、模具型號、模具孔型大小合理設(shè)置工藝參數(shù)。模具加工工序如所示，工藝參數(shù)如所示。

 

　　5仿真加工、后處理、數(shù)控加工NC代碼的生成制定好加工工藝，設(shè)置好工藝參數(shù)后，將設(shè)置結(jié)果提交給CAM系統(tǒng)進(jìn)行刀軌的計(jì)算。為確保程序的安全性，必須對生成的刀軌進(jìn)行檢查校驗(yàn)，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(yàn)方式有直接查看、手工檢查、實(shí)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(shù)控刀軌數(shù)據(jù)被去除的過程，對加工操作進(jìn)行驗(yàn)證。模具整個加工過程與實(shí)際機(jī)床加工十分相似。為正在仿真加工模具塊側(cè)面。后處理實(shí)際上是一個文本編輯處理過程，其作用是將計(jì)算出的刀軌（刀位運(yùn)動軌跡）以規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)化為NC代碼。生成數(shù)控代碼后，還需檢查代碼文件，根據(jù)實(shí)際要求對文件進(jìn)行修改。修改后的文件通過Communic命令傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床控制器內(nèi)驅(qū)動機(jī)床加工。

 

　　6結(jié)語本文提出的平底塊式結(jié)構(gòu)楔橫軋模具適于分塊數(shù)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(shí)際加工使用的數(shù)控代碼，驗(yàn)證了銑削加工楔橫軋的可行性。