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摘要：在深型腔模加工过程中，经常会遇到刀具及夹持与模具碰撞和其避空问题，充分利用PowerMILL编程软件的刀杆、刀柄碰撞检查优势，实现避免刀具的刀杆/刀柄与模具碰撞现象的发生，同时，设置合理刀具路径进行避空，可以充分利用刀具提高模具的加工精度。
关键词：深型腔模具；PowerMILL软件；碰撞检查；刀具避空
1 问题分析
在数控模具加工中经常会遇到深型腔的模具，如果用普通的加工软件进行编程和加工则可能会导致加工不到位，刀具碰撞折断等现象。下面是本人在企业生产过程中遇到的一个典型的工件，如图1所示，该产品要求淬火前进行粗加工，模具尺寸如图2所示。 （图片） 模具深度441.2mm，加工时刀具的长度需要NC 工程师进行测量，如果安装的长度不够，刀具或者夹持就会跟模具发生碰撞，刀具过长则摆动加大，误差随之增加，因此刀具的长度和避空就显得非常重要。
2 解决办法
2.1 PowerMILL软件刀具、刀柄碰撞功能简介 PowerMILL（ 简称PM，下文均用PM 代替 PowerMILL） 是英国Delcam 公司开发的一套独立的 3D加工软件，依据所输入之3D CAD模型快速产生完全不过切的刀具路径，也是当今世界上应用最多、最广泛的软件之一。
在实际加工中，人们总是希望采用尽可能短的刀具对模具进行加工来解决因刚性问题带来的“让刀” 现象。但是在加工深腔类模具时，刀具太短，刀杆或刀柄就会与模具产生碰撞。PM为用户提供了刀杆、 刀柄碰撞检查功能，而且允许用户定义多级夹持。 PM不仅保证了刀具的切削刃不会过切工件，而且保证了刀杆/刀具夹持部分不会与模具发生碰撞，消除了NC工程师对此的忧虑。
PM可检查刀具夹持部分和工件间是否存在碰撞。软件可检测出以下情况：①是否发现碰撞；②碰撞出现的深度；③避免碰撞所需的最小刀具长度；④ 出现碰撞的刀具路径区域。碰撞检查对话视窗功能非常齐备，可根据需要在刀具夹持上添加任意多的部件，也可保存定义的刀具夹持或是重新调用以前保存的刀具夹持。如果发现碰撞，则系统将提示将刀具伸出加长到能避免碰撞的最小长度。在高速加工中，最好是尽可能地缩短刀具伸出长度，以减小震动，延长刀具寿命。
2.2 实际解决办法
（1）加工尺寸为600mm×500mm×442mm的深型腔模具，开粗刀具首先选择D35R5飞刀，其刀尖参数设置如图3所示，直径?35mm，刀尖半径5mm，刀长150mm。（图片） （2）为了检测刀具最少所需安装的长度，设置刀柄参数，其参数如图4所示：刀柄顶部直径与底部直径 均为?70mm，刀柄长度150mm，切削长度150mm。注意：夹持部分伸出的长度应该跟刀长一致，这样才能准确检测出最小刀长。（图片） （3）为了避免机床主轴部分与模具发生碰撞，需要设置夹持参数，如图5所示，名称D120mm，顶部直 径与底部直径均为?120mm，长度150mm，伸出200mm。（图片） （4）使用所设置的刀具进行偏置区域清除模型加工策略，设置加工参数、安全高度、切入切出及连接参 数，生成如图6所示刀路轨迹。（图片） （5）对生成的刀具路径进行碰撞检测，其中：分割刀具路径选项可分割发生碰撞的刀具路径，分别输出 安全的刀具路径和发生碰撞的刀具路径；碰撞选项中通过设置刀柄间隙与夹持间隙来保证刀具与模具的 距离；计算刀具长度选项可让软件自动计算刀具所需最小长度，也可通过调整刀具直接生成适合要求的刀 具，具体参数设置如图7所示。
（6）PM软件计算结果如图8所示：在深度10发现 夹持碰撞（夹持部件1），避免夹持部分与模具碰撞需要的最小刀具伸出为160。该结果说明D35R5刀具在 加工过程中，由于刀具长度小于160mm，使得夹持部分在Z=-10mm处与模具发生碰撞，因此，刀具长度要大于160mm才能保证切削安全。
（图片） （7）如图9所示，发生碰撞的刀具路径a1，前面有一红色感叹号作为碰撞提示，这样在后处理前可以检 查刀具路径是否安全。（图片） （8）按图10重新设置刀具长度和刀柄伸出长度为碰撞检查最小长度（160mm），这样就能避免刀柄发生碰撞。（图片） （9）重新进行刀具路径检查，检查结果如图11所示，显示无碰撞发生，则证明该刀具路径安全；同时，该程序a1在左边显示为绿色，如图12所示。（图片） （10）针对直径小于4mm的小刀具，刀具避空检测方法如下：
a.如图13所示，一产品定模，其中图14放大显示模具圆角为R0.53mm，需要使用R0.5mm球刀进行清角加工。（图片） （图片） b.R0.5mm刀具参数设置：刀尖参数设置如图15 所示；刀柄参数设置如图16示；夹持部分参数设置如图17所示。（图片） c.对生成的刀具路径进行刀具路径检查，检查结果如图18所示，由此可检测出R0.5mm刀具在加工时所需要的最小避空和刀柄最小长度。（图片） 3 结束语
对深型腔塑料模具加工过程中刀具长度和避空的检测，利用PowerMILL软件刀具、刀柄碰撞检测功能能 很好地解决这一问题，使编程师在进行CNC编程时能够合理、安全地使用刀具，从而加工出合格的工件。
4 参考文献
[1] 谭雪松，李小龙，钟延志. PowerMILL6.0中文基础培训教 程[M]. 人民邮电出版社，2008.
[2] 王爱玲. 数控编程技术[M]. 机械工业出版社，2006.
[3] 张维合. 注模具设计实用教程[M]. 化学工业出版社，2007.
4/16/2011
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