“点分布”功能在塑料模具加工中的应用

彭森荣

摘要：企业在模具的生产中需要有较高的效率才能在变化的市场中处于领先的地位，本文通过使用企业的高速机床，改进加工工艺，改进切削参数，结合PowerMill“点分布”功能的使用，减少了模具的加工时间，提升了表面质量，保证生产出高质量的零件和模具。

关键词：高速加工机床 工艺编制 点分布

一套塑料模具的生产流程包含图纸绘制，购买原材料，开孔， 数控机床粗加工，材料热处理，磨床加工， 数控机床半精加工与精加工，线切割，电火花加工，机械或化学抛光，模具装配，塑料试模等步骤， 在这个过程，每个内容的工作时长对模具的加工都有较大的影响。 在与东莞志盛塑胶制品有限公司进行校企合作时，通过使用高速机床结合使用 PowerMill“点分布”功能的设置，获得较高的表面质量和加工效率[1]，优化切削参数， 提高了模具零件的表面光洁度，获得近乎于免抛光的表面质量，缩短了 CNC及抛光的时间，提升了模具生产的效率。

东莞志盛塑胶制品有限公司在加工此套模具时原使用的是KPM永进机，机床主转速可持续工作8000rpm（主轴转速 45rpm-10000rpm），取得如图1的加工表面质量。

通过检测，发现模具的加工及表面质量存在以下问题：1、加工时间较长，用时约40分钟，主要原因是换刀速度较慢，切削深度较低，编程的刀路有较多提刀，进给速度不恒定;2、表面质量不高，后期抛光需要更多的时间。

在与工程师的研究讨论后，针对以上存在的问题，主要采取以下措施进行改进。

1、更换加工的机床为KPM永进高速机，机床主转速可持续工作16000rpm（主轴转速 45rpm-20000rpm），重新进行工艺编制，并使用改进后的加工参数。

2、应用PowerMill的“点分布”功能对刀路进行改进。

（1）“点分布”路径的设置比较

所有的红色点都是编程时NC程序代码的XYZ方向的关键点，有了这么多均匀分布的点，加工才可以更均匀，那么进给速度可以按照我们设定的值进行加工，这样能减少刀具进刀发生一时快一时慢的情况，减少波动的F值，最后才能得到较好的加工表面和加工速度较少的损失。

（2）默认设置公差系数的参数选择0.5，当前刀具路径公差参数选择0.01，计算的误差结果是0.5×0.01=0.005，这样就可以使刀具路径的误差值在可控的范围之内。

（3）设置点分布距离的值，设置最大距离的值为0.25，编程路径中连续点之间的最大距离。上述选项输出类型为“修圆”，则不激活参数，如图5-2所示。

（4）输出类型的选择

1）公差并保留圆弧：蓝色点为圆弧中心，可以编程刀具路径那些不要的控制点并保留公差的计算精度。

2）公差并替换圆弧：这个选项与上一个选项类似，不同的地方是所有的圆弧用直线段的方式靠近。

通过比对，在保持相同的约束下，要保证相同的精度，公差并保留圆弧更加好，但是看后处理到底支持哪一种的情况，本次加工选择后者公差并保留圆弧。

3）重新分布

重新分布能允许编程者控制软件自动插入新的控制点。如果公差精度不达标，则需要在两个连续点之间插入额外的控制点以提升公差。利用最大点分离距离选项时特别有效。重新分布会增加编程路径的演算时间，相应的减少现场加工的时间。机床控制系统能够迅速处理大量增加的中间点时才适合使用。对比两个位置的刀具路径，重新分布在是保留了圆弧选项的，在高速机床匹配的情况下能提升加工效率。

4）修圆

在任意刀具路径的地方插入可能衔接的圆弧。这个参数特别适合能处理圆弧插补的数控机床，但是仅能用与三轴刀具编程路径。公差系数的选择定义被移除点的个数。数值的选择必须在0到1的区间。0为编程路径中数量最少的点被删除;1表示在保持精度的基础上最大数量的移除编程路径中的控制点，这种情况下刀具路径中的点数量最少。

5）网格

该参数指定了三角形网格的加工参数。系数选择越小，精度就更高，模拟的形状也贴近实际形状。但计算编程路径的时间也加长，加工精度能提升。

需要注意的是：限制最大长度会使面片数量加多，软件模型也更加接近实际加工模型，加工时间相应的增加。当影响加工精度的时候要勾选这个参数。在加工圆弧曲率比较小的零件时，要限制长度的尺寸，确保加工质量合格。

为了保证加工的平顺性，要设置点分离角的参数，保证刀具编程路径的最大角度变化不超过16°。

当刀具加工接近坐标转换位置时，角度的微小变化都会导致方位的改变，设置最大分离角度能有效的减少这种改变，设置一个合理的角度，插入更多的控制点能较少机床的提刀和停机，通过试加工，本套模具适合的最大分离角度参数为10°。建议值：在满足公差的情况下﹐公差系数=0.1～0.3，网格系数=0.001～0.005[2]。

通过机床的重新配置、切削参数的调整，以及使用PowerMill的“点分布”功能，取得如图2的加工质量，加工时间减少了约40%，对整体的加工效率有了较大的提升。

合理的利用高速机床的加工能力，设置点分布的合理位置，得到几乎与免抛光的的表面质量，可以较大的改善模具表面粗糙度，能保证模具上机过程中快速脱模，提高生产效率，增加生产量。最终提高员工生产效率，满足企业生产的需求，不仅能让产品质量得到保障，还能节省大量的人力、物力、财力，从而提高生产效率，节约生产成本，生产出更多高品质的产品。

参考文献：

[1] 利用PowerMILL“点分布”功能实现工件的“免抛光”[J]. 王振江. CAD/CAM与制造业信息化. 2011（12）

[2] 淺谈Powermill“点分布”在编程中的应用 [J].冯一锋.模具技术. 2014，（02）