1 引言

　　Cimatron的數控加工技術一直處于世界領先的地位，被世界普遍認為是最杰出的數控編程設計系統之一。它提供了較全面的加工應用功能，如數控銑削(2.5～5軸)、數控鉆孔、數控車、數控沖裁、數控線切割和電極設計等。另外Cimatron提供了可靠而直觀的軌跡校驗和仿真模擬，它以彩色圖的形式顯示當前加工結果及其余量，具有可視化的仿真模擬功能，使用戶可以檢查加工過程的合理性與正確性，可以分切、旋轉來觀察加工的結果，還可以進行多達五軸仿真校驗，定量分析，加工工時估算等等，用戶也可以手工單步檢查生成的刀具軌跡。Cimatron也為用戶提供了靈活方便的軌跡編輯，用戶可以對已有的刀具軌跡進行拷貝：陣列拷貝和旋轉拷貝，還可以用手工的方式對生成的刀具軌跡進行方便而靈活的修改：刪除不合理的走刀路徑，對刀具軌跡進行投影等。Cimatron為滿足對加工質量、效率日益提高的要求提供了高速銑削技術，如NURBS插補G代碼，尖角部位的圓滿走刀，從外到內的毛坯光滑環切，刀具載荷的分析與自動優化等其他工具。

　　現以一個具體的模具零件為例，詳細介紹Cimatron編程方法。如圖1所示的是空調分體室內機的面板，它是由復雜曲面組成。加工中心加工其模具型芯、型腔的效果將直接影響到空調器的外觀和產品質量。采用Pro／ENGINEER2001軟件設計面板定模型芯的三維數據模型，并利用Pro／E進行分模，然后把圖形轉換成Cimatron文檔，并在Cimatron下進行數控編程，然后將后處理的程序傳送至數控機床上完成面板模具的實際加工。

2 工藝流程分析

　　模具零件定模型芯的加工工序一般分為粗加工、局部粗加工、半精加工(一)、半精加工(二)、精加工和清角等工序。根據該空調分體室內機面板定模型芯的形狀及要求分析，該模具零件需要加工的曲面的精度要求很高，因此精加工時的精度應取0.005mm較合理。在數控編程中，要特別注意模具零件基準角的設置是否有利于工件裝夾及操作。盡可能一次裝夾能完成各個工序，為此，定位時以型芯下平面為定位基準，可以方便地完成其他各個曲面的加工。

3 數控加工

　　Cimatron 12.0軟件具有強大的加工能力，而且也能讀取如UG、Pro／E等其他軟件的數據進行加工。用Cimatron NC模塊進行數控加工自動智能化編程，其步驟為：①根據模型特點，擬訂加工工藝；②進行每步編任，確定加工方法以及刀具、進給速度、刀間距等參數，生成刀具路徑，并進行刀具路徑的模擬檢查；⑧生成NC程序；④用CNC傳輸軟件將NC程序傳輸給相應的數控機床；⑤準備好加工毛坯、刀具、夾具后在數控機床上加工。

　　下面以此模具的定模型芯為例簡述其數控銑削加工過程：

　　如圖2所示為面板定模型芯，其毛坯尺寸為852mm×305mm×77mm，整體加工深度為20．50mm。用內六角螺釘將4個方鐵塊固定在定模芯上，在實際加工時只需將這4個方鐵塊固定在機床工作臺上即可，其整個型腔采用Cimatron 12.0軟件加工模塊進行數控編程，基準角在零件右下角(如圖2所示)。安全高度(CLEAR)設為90mm，加工過程為：先粗加工整體型腔 局部粗加工(清角) 半精加工成型曲面 再次半精加工 精加工成型曲面 清角的方式。

　3.1 整體粗加工(WCUT)

　　使用Φ50R5銑刀，采用WCUT—CONTOURROUGH粗加工，轉角處圓弧為R5mm，螺旋角(RampAngle)為5°，加工的最大高度(Z—up)為77.5mm，最低高度(Z-dowm)為30mm，切深(Down Step)為1.0mm，步距(side Step)為35．0mm，粗加工余量(SRF.OFFSET)為1.0mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.05mm，銑削方向為SPIRAL，切割方向為Inside Out，主軸轉速(SPINDLE_SPEED)為1000轉/min，進給速度(FEED)為1200mm/min。使用程序執行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖3所示。

　　3.2 局部粗加工(WCUT)

　　由于開粗時用的刀具是Φ50R5，在型腔的四個角上加工殘留量較多，為保證半精加工時的加工余量比較均勻，采用局部精加工方式，將型腔的4個角局部半精加工。選用Φ16R0.8涂層鑲片銑刀，采用WCUT精加工方式，加工的高度(Z—up)為77mm，(Z—dowm)為58mm(開精深度為57.2mm)，切深(Down Step)為0.3mm，粗加工余量(SRF.OFFSET)為O.4mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.05mm，銑削方向為雙向銑，零件是否為開放零件(Open Part)為OUT+ISLAND，主軸轉速為2000轉/min，進給速度(CUT—FEED)為1500mm/min。使用程序執行(Exeeute)功能，加工刀具軌跡如圖4所示。

　　3.3 半精加工(WCUT)

　　使用Φ25R0.8涂層鑲片銑刀，采用WCUT精加工方式，加工的最大高度(Z—top)為77mm，加工的最低高度(Z_bottom)為30mm，切深(Down Step)為0.45mm，粗加工余量(SRF．OFFSET)為0.3 mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.02，銑削方向(Milling Direction)為Climb Milling，零件是否為開放零件(Open Pm)為NO，主軸轉速(SPINDLE—SPEED)為2000轉/min，進給速度(CUT_FEED)為1500mm/min。使用程序執行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖5所示。

　　3.4 半精加工(SRFPKT)

　　經過上述粗加工工序后，型腔輪廓基本加工出來；但由于型腔各部位加工后余量相差太大，且有的位置余量較多，不宜直接精加工，須經過一次半精加工(SRFPKT)后，使各部位精加工余量基本相同(約0.1—0.15mm)，才能進行精加工。該工序使用Φ16(R8)球頭銑刀，采用SRFPKT的加工方式，步距(SideStep)為0.6mm，粗加工余量(SRF．OFFSET)為0.1mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.01，切割角(Milling atAngle)為45°，方向(Direction)為雙方，加工范圍為型腔口部邊線，設置為ON，偏距為6，主軸轉速(SPINDULSPEED) 為1800轉／min， 進給速度(CUT_FEED)為2000mm／min。使用程序執行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖6所示。

3.5 精加工(一)(SRFPKT)

　　經過上述半精加工(SRFPKT)后，型腔各部位加工余量基本相同(約0.1～0.15mm)，現在可用SRFPKT進行精加工。該工序用Φ12R6鎢鋼球頭銑刀，采用SRFPKT的加工方式，步距(Side Step)為0.1mm，粗加工余量(SRF．OFFSET)為0.0mm，加工精度(SRF.TOL.)為0.01，切割角(Miuing at Angle)為135。，方向(Direction)為雙方，加工范圍為型腔口部邊線，設置為ON，偏距為4，主軸轉速(SPINDUbPEED)為1800轉/min，進給速度(CUT-FEED)為800mm/min。使用程序執行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖6所示。

　　3.6 精加工(二)(清角)

　　型腔最小的R角是R4，而精加工用的刀具是Φ12R6，不能對型腔完全加工。對上次精加工沒有加工到的部分，采用Cima啪n的清角模塊功能進行編程。清角加工選用6R3鎢鋼銑刀，粗加工刀具為Φ12R6，加工余量(Suface Offset)為0mm，加工精度(SRF.ToL.)為0.01，清角類型為SPILT HORz.，VERT.，清角模塊為CUeANUP，銑削方向(MillingDirection)為Spiral cut，切削方向(Cut Direction)為Outside in(由外至內)，零件是否為開放零件(0penPart)為NO，主軸轉速(SPINDLE—SPEED)為2000轉/min，進給速度(CUT_FEED)為1000mm/min。使用程序執行(Execute)功能，加工刀具軌跡如圖7所示。

　　3.7 仿真模擬(Simulation)

　　最后，當整套加工程式編程完畢后，利用Cimatron的仿真模擬功能進行模擬，對加工工件的效果進行檢查。如正確則接著進行后置處理(Post)，自動產生程序，送至CNC加工中心進行數控加工。如果發現錯誤，則要對剛才所編的程序進行修改。

4 結束語

　　在模具零件的加工過程中，由于采用了Cimatron的數控加工技術，大大降低了人工設計和普通設備加工所造成的誤差，使銑床、電加工、鉗工、拋光的工作量和勞動強度大大減少，提高了模具的加工效率，縮短了模具的制造周期，也提高了模具的質量，而且可以實現無圖加工，為企業帶來了良好的經濟效益。