高速、高效加工技术在汽车模具中的应用
1.引言
随着汽车工业在国内的飞速发展，汽车模具行业也在国内迅速发展起来，从事汽车模具加工的企业也越来越多，同行业的竞争也更加激烈。开发一个新车型所要求的周期也越来越短，对汽车模具厂家也提出了新的要求。谁制造模具的质量更好，效率更高，周期更短，谁就将会在竞争中处于更有利的地位。因此，在模具的生产过程中能否做到高速高效加工，对公司的发展来说就显得尤为重要。
2.从坯料着手：白光扫描
先，我们从加工源头坯料着手提高加工效率。加工面坯料贴量问题是由铸件厂家决定的，我们没办法改变，我们要做的是铸件回厂后的毛坯确认。在加工中定的毛坯量越少，加工时间也就越少，这样加工效率当然也就提高了。为确认回厂铸件的毛坯余量，我们引进了ATOS白光扫描技术。
白光扫描技术主要包含ATOS和TRITOP检测系统。ATOS主要应用于逆向工程，在此我们只对TRITOP扫描技术作系统介绍。
TRITOP原理：TRITOP是以一手持式的高阶数位相机，对被测物拍摄数位相片，藉由2D数位相片影像的叠合，来撷取被测物的3D坐标。而这项移动式的技术在对于撷取被测物的3D坐标、品质控制（Inspection）及变型分析（Deformation）上都能够有效的节省量测时间。
TRITOP操作流程：
（1）贴点
贴点分编码点和非编码点两种，编码点为参考点，非编码点为检测点，并且在非编码点周围必须放置起辅助作用的编码点。
（2）放标尺
标尺的摆放没有具体要求，模型上或者模型周边都是可以的，方便后面照片的拍摄及可。
（3）拍数码照片
在照片的拍摄过程中，每一个检测点应该在五个不同的角度进行拍摄，同时，每张照片至少要包含前面照片中的5个点以上，这样才能保证我们每张照片是有效的，才能被软件识别。并且在正面和侧面交界处应该相对多贴点，保证连接点不会断开，同时拍照时从不同角度多拍摄几张照片。
（4）导入数码照片比对
①坐标系的建立
坐标系的建立一般采用3-2-1的方式 通过数模上确定的基准面上的非编码点建立2个平面→利用面上的点通过3-2-1的方式建立坐标系→通过非编码点测量毛培的长宽→根据测量值和理论毛坯值移动坐标系到模具中心。
②导入数据进行比对
将准备好的模型IGES文件导入到TRITOP软件中，确定模型的基准与建立的坐标系重合，然后对数模与毛坯面上的非编码点进行比对，通过公差带不同的颜色可以大概判断出非编码点的差值范围，然后根据实际需要精确检测需要的点的值。
（5）将检测数据传给工艺和编程人员，根据需要再比对相应的点，然后做出相应的修改。
在使用白光扫描之前，一般情况下我们给的加工余量20 mm，但铸件泡沫贴量15mm，这样从理论上来说，我们在进行粗加工时就要比原来多用1/3的加工时间。而且当我们不用白光扫描确认毛坯，这样的加工是不安全的，可能会出现撞刀撞机的危险。并且对于自动化加工来说也是不允许的。
在使用白光扫描之后，我们可以利用白光扫描技术获得工件的毛胚余量信息，确定毛坯实际余量。一般情况下，这个值会接近理论值，这样我们就可直接放心地减少粗加工的余量设置，生成更优化的刀具加工路径，从而缩短模具的粗加工时间。并且这样可以确认毛坯的变形量，以方便进行调整，减少在后序加工中出现毛坯缺量等质量问题。同时可以完全避免因毛胚因素而出现的空走刀和撞刀的危险，实现安全，高效的加工。
3.从刀具着手：锥形刀杆 高速加工刀片
3.1 锥形刀杆
采用硬质合金加长锥形刀杆，减少刀具的伸出量，以减小弯曲变形量，提高刀具刚性，从而提高加工效率。
3.2选用高速加工刀片
要提高模具的高速高效加工，选用好的高速加工刀具也很重要。目前市场上有一些新的高速加工刀具比原来的加工性能好得多，如六面铣刀具，不仅加工效率更高，而且刀具的使用寿命更长，加工出的工件表面质量也更好。
4.从加工方案着手
4.1分区加工
在模具的加工过程中，经常会遇到加工深度不一致的情况，有的地方只需装很短的刀具就可以加工，但有的地方却要装较长的刀具才能加工到。
为了提高加工效率，实行高速高效加工，我们就必须对加工区域进行分区。工件需分3个区：A浅区平坦区、B陡壁区、C深区平坦区。这样进行分区后，A浅区平坦区所需的装刀长度较短，刀具的刚性更好，更有利于进行高速加工。
4.2光顺加工
在机床走程序的时候，转角的地方都要减速，为进行高速高效加工，我们在编制程序时应尽量做到使刀具轨迹光顺，以减少加工中的机床减速过程。
4.3做避空处理
在加工后序切边翻边模具型面遇到能做避空处理的情况时，尽量做避空处理，以减少加工量提高加工效率。
4.4去除型面R清根处理
在做型面加工程序时，需对加工面进行处理，尽量去除会产生清根的面，加工切边模型面时，去除拉延筋型面后的补面。这样做的优点是：既去除了不必要的清根，又让精加工程序更光顺，减少了刀具的减速过程。
4.5五轴加工的应用
4.5.1摆角加工
如条件允许，如有工装或五轴机床的情况下，可将三轴加工内容用摆角的方式进行加工，以减短装刀长度，实现高速加工。
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随着汽车工业在国内的飞速发展，汽车模具行业也在国内迅速发展起来，从事汽车模具加工的企业也越来越多，同行业的竞争也更加激烈。开发一个新车型所要求的周期也越来越短，对汽车模具厂家也提出了新的要求。谁制造模具的质量更好，效率更高，周期更短，谁就将会在竞争中处于更有利的地位。因此，在模具的生产过程中能否做到高速高效加工，对公司的发展来说就显得尤为重要。
2.从坯料着手：白光扫描
先，我们从加工源头坯料着手提高加工效率。加工面坯料贴量问题是由铸件厂家决定的，我们没办法改变，我们要做的是铸件回厂后的毛坯确认。在加工中定的毛坯量越少，加工时间也就越少，这样加工效率当然也就提高了。为确认回厂铸件的毛坯余量，我们引进了ATOS白光扫描技术。
白光扫描技术主要包含ATOS和TRITOP检测系统。ATOS主要应用于逆向工程，在此我们只对TRITOP扫描技术作系统介绍。
TRITOP原理：TRITOP是以一手持式的高阶数位相机，对被测物拍摄数位相片，藉由2D数位相片影像的叠合，来撷取被测物的3D坐标。而这项移动式的技术在对于撷取被测物的3D坐标、品质控制（Inspection）及变型分析（Deformation）上都能够有效的节省量测时间。
TRITOP操作流程：
（1）贴点
贴点分编码点和非编码点两种，编码点为参考点，非编码点为检测点，并且在非编码点周围必须放置起辅助作用的编码点。
（2）放标尺
标尺的摆放没有具体要求，模型上或者模型周边都是可以的，方便后面照片的拍摄及可。
（3）拍数码照片
在照片的拍摄过程中，每一个检测点应该在五个不同的角度进行拍摄，同时，每张照片至少要包含前面照片中的5个点以上，这样才能保证我们每张照片是有效的，才能被软件识别。并且在正面和侧面交界处应该相对多贴点，保证连接点不会断开，同时拍照时从不同角度多拍摄几张照片。
（4）导入数码照片比对
①坐标系的建立
坐标系的建立一般采用3-2-1的方式 通过数模上确定的基准面上的非编码点建立2个平面→利用面上的点通过3-2-1的方式建立坐标系→通过非编码点测量毛培的长宽→根据测量值和理论毛坯值移动坐标系到模具中心。
②导入数据进行比对
将准备好的模型IGES文件导入到TRITOP软件中，确定模型的基准与建立的坐标系重合，然后对数模与毛坯面上的非编码点进行比对，通过公差带不同的颜色可以大概判断出非编码点的差值范围，然后根据实际需要精确检测需要的点的值。
（5）将检测数据传给工艺和编程人员，根据需要再比对相应的点，然后做出相应的修改。
在使用白光扫描之前，一般情况下我们给的加工余量20 mm，但铸件泡沫贴量15mm，这样从理论上来说，我们在进行粗加工时就要比原来多用1/3的加工时间。而且当我们不用白光扫描确认毛坯，这样的加工是不安全的，可能会出现撞刀撞机的危险。并且对于自动化加工来说也是不允许的。
在使用白光扫描之后，我们可以利用白光扫描技术获得工件的毛胚余量信息，确定毛坯实际余量。一般情况下，这个值会接近理论值，这样我们就可直接放心地减少粗加工的余量设置，生成更优化的刀具加工路径，从而缩短模具的粗加工时间。并且这样可以确认毛坯的变形量，以方便进行调整，减少在后序加工中出现毛坯缺量等质量问题。同时可以完全避免因毛胚因素而出现的空走刀和撞刀的危险，实现安全，高效的加工。
3.从刀具着手：锥形刀杆 高速加工刀片
3.1 锥形刀杆
采用硬质合金加长锥形刀杆，减少刀具的伸出量，以减小弯曲变形量，提高刀具刚性，从而提高加工效率。
3.2选用高速加工刀片
要提高模具的高速高效加工，选用好的高速加工刀具也很重要。目前市场上有一些新的高速加工刀具比原来的加工性能好得多，如六面铣刀具，不仅加工效率更高，而且刀具的使用寿命更长，加工出的工件表面质量也更好。
4.从加工方案着手
4.1分区加工
在模具的加工过程中，经常会遇到加工深度不一致的情况，有的地方只需装很短的刀具就可以加工，但有的地方却要装较长的刀具才能加工到。
为了提高加工效率，实行高速高效加工，我们就必须对加工区域进行分区。工件需分3个区：A浅区平坦区、B陡壁区、C深区平坦区。这样进行分区后，A浅区平坦区所需的装刀长度较短，刀具的刚性更好，更有利于进行高速加工。
4.2光顺加工
在机床走程序的时候，转角的地方都要减速，为进行高速高效加工，我们在编制程序时应尽量做到使刀具轨迹光顺，以减少加工中的机床减速过程。
4.3做避空处理
在加工后序切边翻边模具型面遇到能做避空处理的情况时，尽量做避空处理，以减少加工量提高加工效率。
4.4去除型面R清根处理
在做型面加工程序时，需对加工面进行处理，尽量去除会产生清根的面，加工切边模型面时，去除拉延筋型面后的补面。这样做的优点是：既去除了不必要的清根，又让精加工程序更光顺，减少了刀具的减速过程。
4.5五轴加工的应用
4.5.1摆角加工
如条件允许，如有工装或五轴机床的情况下，可将三轴加工内容用摆角的方式进行加工，以减短装刀长度，实现高速加工。
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