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　　然而，當前國內(nèi)汽車模具行業(yè)的數(shù)控加工基本還都停留在人機交互的水平上，機床的換刀、加工過程的監(jiān)控、切削參數(shù)的實時調(diào)整等都離不開機床操作人員，加工效率和加工質(zhì)量主要依賴人為的干預(yù)。

　　為了提高機床有效利用率和模具加工質(zhì)量，降低人工成本，近兩年，山東濰坊福田模具有限責(zé)任公司著眼國外先進的模具自動加工技術(shù)，從自己的實際情況出發(fā)，研究和探索了模具的“自動化加工”技術(shù)，在模具的“無人值守”數(shù)控加工方面取得了較好的效果，積累了一些經(jīng)驗和體會，在金屬加工在線上發(fā)表，供同行參考。

　　推行自動化加工

　　實現(xiàn)無人值守，要全面分析加工過程中的隱患，并把這些隱患一一消除，比如刀柄與工件干涉，機床頭干涉，余量匹配，加工時周圍裝配的零件，刀具和機床載荷，組織程序等。一點小小的問題，輕則報警停機，造成等待浪費，重則損毀刀具或造成工件加工錯誤，更嚴重的可能造成設(shè)備事故。

　　以往普通數(shù)控加工的程序僅注重切削過程和結(jié)果，其余由操作者以“試切”的做法保證整個過程，執(zhí)行程序時，先慢慢接觸工件，驗證安全和正確后才放開進給正常加工，而要實現(xiàn)無人值守，沒有了驗證余地，必須保證整個加工過程處于可控狀態(tài)，將原先人為識別和干預(yù)的隱患問題，提前消化在編程階段。所以看似向前邁出簡單的一步，實際是對整個加工流程的變革。

　　1. 毛坯狀態(tài)可控保證

　　目前的鑄造毛坯可能因鑄造變形導(dǎo)致余量不均，也可能存在夾砂等缺陷造成刀片崩刃，不適合無人值守加工，所以我們公司從型面半精加工開始推行無人值守加工，這樣一是便于粗加工和精加工分開，保護我們的機床精度，二是毛坯可控，而經(jīng)過粗加工之后，毛坯狀態(tài)就在掌控之中了。

　　當然以后隨著鑄造技術(shù)進步，照相掃描毛坯等技術(shù)發(fā)展，也會考慮粗加工的無人值守加工，這是后話。

　　2. 程序安全保證

　　原先CAM編程，對加工過程是否存在刀柄和機床附件頭干涉，只作出大概的判斷，然后由操作者現(xiàn)場盯著，根據(jù)經(jīng)驗更換合適長度的刀具，發(fā)現(xiàn)問題及時停止。實行無人值守加工，必須保證整個過程中程序安全，避免刀柄與工件、機床與工件等的干涉問題（見圖1、圖2、圖3）。

    目前，主流CAM軟件都有刀柄干涉檢查的功能，一些軟件還有機床干涉檢查。我們可以把刀柄和機床附件頭集成到軟件中，參與程序計算，要求刀柄和附件頭必需跟實際尺寸完全一致，還要保證3～5mm的安全預(yù)留量，提高可靠性。

　　
    只有通過安全檢查的程序，才能執(zhí)行無人值守的加工，有干涉的程序，通過更換長刀也無法避免，隔離出來，最后由操作者采用萬能頭調(diào)刀軸加工，不列入無人值守加工。

　　
    零件上可能造成干涉的凸臺等凸起，偏置5～10mm，作為保護幾何體參入CAM 程序的計算，這樣計算的程序，會自動躲開保護幾何體。

　　
    3. 加工過程可控

　　
    加工過程中要保證載荷和均勻，載荷過低，影2012年響加工效率；載荷過高，對小刀具來說，容易折刀，造成無人加工失敗，對大刀具來說，容易損害機床的精度。

　　
    影響載荷不均的因素首先是單刀筆式清根，刀具負荷急劇增加，在傳統(tǒng)加工中，都是由操作者實時控制，根據(jù)切削的聲音和機床負載指示來判斷，適時調(diào)整進給，在單刀筆式清根加工時，操作者是不敢離開機床的，這也是自動加工的最大難點。其次是粗加工毛坯不均勻，粗加工采用牛鼻刀層切開粗，雖然經(jīng)過二次開粗，局部余量還是不均勻。粗加工余量1mm，凹角區(qū)域局部可能達到3mm甚至更多，這些都是自動加工的隱患，局部余量大，刀具載荷急劇增加，可能造成刀片崩刃，也將造成無人加工的失敗。

　　
    為了解決加工過程中的這些導(dǎo)致載荷不均的問題，我們引入了NCBrain軟件，對G代碼程序進行優(yōu)化。NCBrain能夠?qū)崟r模擬切削過程，自動分析加工過程的余量、載荷，能夠根據(jù)毛坯切削量實時改變進給。余量超過刀具設(shè)定值的地方會將原先的刀規(guī)進行分層處理，分多刀落下，接近額定負荷而不會超出負荷，最大限度地發(fā)揮了機床和刀具的加工效能，同時NCBrain也會對落刀、扎刀、輕切削與空切削都會給與處理，讓整個加工過程更安全、順暢。

　　
    這一效能是手工操作無法達到的，也突破了無人值守加工的瓶頸（見圖4）。
 

4. 控制程序質(zhì)量
 

    有人值守加工，每次更換刀片或執(zhí)行新程序時，操作者都會進行試切，保證接刀一致，才正常執(zhí)行程序。在自動加工中，沒有了這一過程，其中有多個因素會導(dǎo)致程序間出現(xiàn)0.01～0.03mm面差，也就是行業(yè)說的接刀痕跡，這些因素包括刀片磨損、溫度變化、機床零點漂移等，既然難以避免，我們就要通過合理規(guī)劃程序接刀區(qū)域，減小接刀痕的影響。

　　
    在凸圓角和凹圓角上分界是個不錯的選擇，凸圓角容易修拋，凹圓角不參與成形，接刀痕跡影響小，而且在小刀清根時能夠加工掉。在凸凹圓角上分界，還能比較方便地劃分平坦區(qū)域和陡峭區(qū)域，照顧不同區(qū)域加工方式和切削參數(shù)的不同。

　　
    嚴禁在外露的重要棱線處分界，否則接刀痕跡會影響棱線的均勻，在凹圓角分界時要做好保護面，避免急劇轉(zhuǎn)向造成對側(cè)的過切。

　　
    避免在外露的A級面上接刀，否則輕微的接刀痕跡可能造成大面積修研，最終導(dǎo)致生產(chǎn)零件反光不均勻，影響整車的外觀。

　　
    圖5所示為區(qū)域分界不好的案例，分界在圓角的切點，效果很不好，產(chǎn)生的接刀痕跡處理困難。