隨著中國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展，輪胎作為其中的一項重要環(huán)節(jié)，其地位受到了格外的重視；另一方面，在輪胎的制造過程中，無論是造型設計計算機化，還是新型復合材料及納米技術的引進，都使得輪胎工業(yè)發(fā)生了巨大的變革。在現(xiàn)階段，輪胎模具加工企業(yè)只有不到1%的廠家使用4-5軸的加工中心，加上操作水平和對軟硬件的認知度有限，遠沒有將效益發(fā)揮出來。在輪胎模具加工中，花紋的尺寸和形狀直接影響輪胎的工作性能，不僅能改善車輛行駛中與不同路面的接觸特性，而且是車輛高速行駛的一項重要安全指標；中國正在全面發(fā)展高速公路，對輪胎也就提出了更高的技術要求。所以國產(chǎn)輪胎模具如果不能突破由此造成的瓶頸，就很難適應市場的需要，勢必被市場淘汰。為了滿足模具行業(yè)加工需求的不斷發(fā)展和變化，DMG公司設計推出了很多類型的五軸機床。一．五軸加工的主要優(yōu)點是其能夠通過一次裝夾加工復雜的形狀。與多次裝夾相比，五軸加工能夠在很大程度上減少加工時間和夾具數(shù)量，提高生產(chǎn)效率。而且，多次裝夾過程中極易在拆裝工件時產(chǎn)生裝夾誤差。
另外，五軸加工一個重要的優(yōu)點是其能夠用較短的刀具進行加工，這是因為加工時擺頭/轉(zhuǎn)臺可以縮短刀具和工件的距離且刀具可以基于工件面移動。如此則無需加載更大的力給刀具就能達到更高的切削速度，提高刀具壽命、減少刀具磨損。與三軸加工相比，五軸加工允許使用較短的刀具，在加工深孔或深腔時能夠減少刀具的振動。這會提高加工精度，甚至減少人工拋光的時間成本。幾乎沒有特殊刀具的使用，簡化了刀具的應用，減少了刀具的成本。
使用五軸加工可以在立體毛坯上加工特別復雜的曲面，無需使用特別鑄造過的毛坯。對樣件或小批量加工，這樣的方式會更加快速、經(jīng)濟。無需2個月或更長的時間來進行鑄造和加工，只用1到2周便可完成。
使用五軸加工可以節(jié)省大量的鉆孔時間。相比加工復雜孔和型腔而言，鉆孔看似細小，實際上，鉆大量的斜孔會浪費大量的時間。如果使用三軸機床進行鉆斜孔，必須為每一個孔做不同的工裝。采用五軸加工，擺頭/轉(zhuǎn)臺會準確的使刀具沿著每個斜孔的軸向更快完成鉆孔操作。
二、多數(shù)實用五軸機床是由三個直線坐標軸XYZ和二個回轉(zhuǎn)軸BC或AC或AB組成的。下面我將簡單介紹五軸加工的概況。1，五軸加工總的來說分為五面加工、五軸定位加工和五軸同步輪廓加工。如圖5所示：
A．五面加工：依照立方體法則，工件加工位置處于各基準面上，使它在一個工序里完成其五面的加工B．五軸定位加工(3+2軸定位加工)這是運用五面加工，多角度特點和工作部件平面的組合.兩組平臺旋轉(zhuǎn)，軸只利用于定位工件的位置。主軸是永遠垂直來處理須要的應用-鉆或銑C．五軸同步輪廓加工：刀尖跟隨，此加工技術運用于須要五軸同時運動的加工組件。2．五軸加工的市場份額，
實際上，五軸加工在大批量生產(chǎn)中的應用日益增多，有些是零件的某些部位確實需要五軸聯(lián)動加工，而有些零件的加工完全不需要五軸聯(lián)動。這種應用的增多是因為零件越來越復雜和零件精度要求越來越高。輪胎加工不同于常規(guī)工藝，需要分割成不同比例的段，這些段中含有不同形狀的步距．只有采用CAD/CAM技術，才能提高模具質(zhì)量和縮短加工周期。無疑，PowerMILL完全具備滿足以上所提到的種種要求。本文主要討論運用PowerMILL軟件，結(jié)合輪胎模具的加工工藝特點，編制出合理有效的輪胎模具花紋的數(shù)控加工程序在DMG的HSC75linear上實現(xiàn)高速切削。一、PowerMILL加工輪胎花紋的數(shù)控編程1.三維模型的分析A，首先，先導入三維模型，仔細分析并且測量圖檔，確定方便快捷的裝夾方式，由此可以確定輪胎模具的尺寸并且創(chuàng)建工作坐標系，如圖7所示。Powermill提供強大的坐標系創(chuàng)建功能，按照加工的區(qū)域而異創(chuàng)建坐標系以滿足加工需求。根據(jù)三維模型的形狀和尺寸，選擇使用人性化控制系統(tǒng)HEIDENHAINiTNC530和具備高扭距高進給(所有軸都采用直線電機驅(qū)動)的DMGHSC75linear5Axis上加工此輪胎模具。
主要特點Highlights：所有軸都采用直線電機標準配置配有18，000rpm的主軸電機和提升式排削器兩扇大型艙門提供可操作性良好的排屑性能配置旋轉(zhuǎn)工作臺和擺動頭可實現(xiàn)5軸加工B.坐標系創(chuàng)建在毛坯的上表面正中心位置。
C.刀具的選擇，通過仔細的分析，創(chuàng)建符合加工要求的刀具?？赏ㄟ^powermill特有的功能偵測三維模型的的最小半徑，以方便確定最小刀具的使用。
按照三維模型選擇盤形銑刀、平底端銑刀、刀尖圓角端銑刀、球頭銑刀。盤形銑刀主要用于切削毛坯開粗加工和兩個傾斜端面的粗加工。選用Φ40R5、Φ20R3。刀尖圓角端銑刀主要用于花紋塊型腔的開粗加工、型腔底面的清根精加工等，選用Φ10R0.5、Φ6R0.5、Φ8R0.5。平底端銑刀主要用于直紋弧面精加工和底面清角，選用Φ16、Φ3。球頭銑刀主要用于各型面的精加工、局部清根加工等，選用Φ6R3、Φ3R1.5、Φ1.5R0.75、Φ1R0.5。3.工藝工步的編輯在工藝編輯的過程中，根據(jù)已經(jīng)確定好的裝夾方式及選用的刀具來安排加工順序，定義加工范圍、刀具路徑參數(shù)和機械參數(shù)(如轉(zhuǎn)速、進給量、切深、切寬、加工余量等)。
毛坯是一個四方的CK45，型腔部分選用Φ40R5的盤形銑刀快速去除毛坯的多余材料；至于兩側(cè)面的多余材料，必須創(chuàng)建垂直于兩側(cè)端面的坐標系，從而產(chǎn)生3+2定位的刀具路徑。右下角是粗加工后的材料形狀。
很顯然，此策略也是采用3+2定位加工，選用Φ16平底端銑刀的側(cè)刃精加工直紋弧面。
選用Φ20R3的盤形銑刀進行續(xù)粗，右邊是續(xù)粗后的形狀。
底部曲面的加工需要五軸同步輪廓加工，即五軸聯(lián)動加工。采用Φ8R0.5的刀尖圓角端銑刀啟動M128刀尖跟隨功能，簡便而快速。圖15右邊的就是此策略加工后的結(jié)果。
余量均勻化是精加工的重要前提。經(jīng)過粗加工后，大部分余料已經(jīng)去除，但型腔型面上的余料為臺階狀，并不均勻，為使余量均勻并為后面的精加工做準備，需進行半精加工。
以上各單節(jié)距的粗/半精/精加工/清角刀具軌跡生成后，可根據(jù)花紋塊節(jié)距排列圖經(jīng)旋轉(zhuǎn)復制形成整塊花紋塊的粗/半精/精加工/清角刀具軌跡。刀具路徑的生成后，通過軟件高級功能--機床的仿真模擬檢查其正確性，并且確保沒有碰撞，起到安全保護！
二、后處理與加工優(yōu)化后的刀路路徑通過千錘百煉調(diào)試出來的后處理文件，生成HEIDENHAIN可識別的NC程序和如圖24所示的NC加工表單。
最后將生成HEIDENHAIN格式的NC程序輸入到HSC75linear五軸機床的TNC目錄下，嚴格按照NC加工表單選擇符合要求的刀柄安裝相對應的刀具，加工后得到如圖25所示的輪胎模具。
總結(jié)使用PowerMILL配合DMG的HSC75linear5軸機床對輪胎模具的加工，將軟件和硬件的性能得到充分發(fā)揮，大大提高了輪胎模具加工精度和效率，為輪胎行業(yè)的生產(chǎn)廠家提供強而有力的保障，在激烈的市場競爭中贏得勝利。
