隨著(zhù)中國汽車(chē)工業(yè)的蓬勃發(fā)展，輪胎作為其中的一項重要環(huán)節，其地位受到了格外的重視；另一方面，在輪胎的制造過(guò)程中，無(wú)論是造型設計計算機化，還是新型復合材料及納米技術(shù)的引進(jìn)，都使得輪胎工業(yè)發(fā)生了巨大的變革。在現階段，輪胎模具加工企業(yè)只有不到1%的廠(chǎng)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(méi)有將效益發(fā)揮出來(lái)。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(chē)輛行駛中與不同路面的接觸特性，而且是車(chē)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(shù)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(chǎng)的需要，勢必被市場(chǎng)淘汰。為了滿(mǎn)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(lèi)型的五軸機床。一．五軸加工的主要優(yōu)點(diǎn)是其能夠通過(guò)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(shí)間和夾具數量，提高生產(chǎn)效率。而且，多次裝夾過(guò)程中極易在拆裝工件時(shí)產(chǎn)生裝夾誤差。

另外，五軸加工一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是其能夠用較短的刀具進(jìn)行加工，這是因為加工時(shí)擺頭/轉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(dòng)。如此則無(wú)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(shí)能夠減少刀具的振動(dòng)。這會(huì )提高加工精度，甚至減少人工拋光的時(shí)間成本。幾乎沒(méi)有特殊刀具的使用，簡(jiǎn)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(wú)需使用特別鑄造過(guò)的毛坯。對樣件或小批量加工，這樣的方式會(huì )更加快速、經(jīng)濟。無(wú)需2個(gè)月或更長(cháng)的時(shí)間來(lái)進(jìn)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省大量的鉆孔時(shí)間。相比加工復雜孔和型腔而言，鉆孔看似細小，實(shí)際上，鉆大量的斜孔會(huì )浪費大量的時(shí)間。如果使用三軸機床進(jìn)行鉆斜孔，必須為每一個(gè)孔做不同的工裝。采用五軸加工，擺頭/轉臺會(huì )準確的使刀具沿著(zhù)每個(gè)斜孔的軸向更快完成鉆孔操作。

二、多數實(shí)用五軸機床是由三個(gè)直線(xiàn)坐標軸XYZ和二個(gè)回轉軸BC或AC或AB組成的。下面我將簡(jiǎn)單介紹五軸加工的概況。1，五軸加工總的來(lái)說(shuō)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(gè)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(diǎn)和工作部件平面的組合.兩組平臺旋轉，軸只利用于定位工件的位置。主軸是永遠垂直來(lái)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(shù)運用于須要五軸同時(shí)運動(dòng)的加工組件。2．五軸加工的市場(chǎng)份額，

實(shí)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(shí)需要五軸聯(lián)動(dòng)加工，而有些零件的加工完全不需要五軸聯(lián)動(dòng)。這種應用的增多是因為零件越來(lái)越復雜和零件精度要求越來(lái)越高。輪胎加工不同于常規工藝，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(shù)，才能提高模具質(zhì)量和縮短加工周期。無(wú)疑，PowerMILL完全具備滿(mǎn)足以上所提到的種種要求。本文主要討論運用PowerMILL軟件，結合輪胎模具的加工工藝特點(diǎn)，編制出合理有效的輪胎模具花紋的數控加工程序在DMG的HSC75linear上實(shí)現高速切削。一、PowerMILL加工輪胎花紋的數控編程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，按照加工的區域而異創(chuàng )建坐標系以滿(mǎn)足加工需求。根據三維模型的形狀和尺寸，選擇使用人性化控制系統HEIDENHAINiTNC530和具備高扭距高進(jìn)給(所有軸都采用直線(xiàn)電機驅動(dòng))的DMGHSC75linear5Axis上加工此輪胎模具。

主要特點(diǎn)Highlights：所有軸都采用直線(xiàn)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(mén)提供可操作性良好的排屑性能配置旋轉工作臺和擺動(dòng)頭可實(shí)現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(guò)仔細的分析，創(chuàng )建符合加工要求的刀具?？赏ㄟ^(guò)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(pán)形銑刀、平底端銑刀、刀尖圓角端銑刀、球頭銑刀。盤(pán)形銑刀主要用于切削毛坯開(kāi)粗加工和兩個(gè)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(kāi)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(guò)程中，根據已經(jīng)確定好的裝夾方式及選用的刀具來(lái)安排加工順序，定義加工范圍、刀具路徑參數和機械參數(如轉速、進(jìn)給量、切深、切寬、加工余量等)。

毛坯是一個(gè)四方的CK45，型腔部分選用Φ40R5的盤(pán)形銑刀快速去除毛坯的多余材料；至于兩側面的多余材料，必須創(chuàng )建垂直于兩側端面的坐標系，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平底端銑刀的側刃精加工直紋弧面。

選用Φ20R3的盤(pán)形銑刀進(jìn)行續粗，右邊是續粗后的形狀。

底部曲面的加工需要五軸同步輪廓加工，即五軸聯(lián)動(dòng)加工。采用Φ8R0.5的刀尖圓角端銑刀啟動(dòng)M128刀尖跟隨功能，簡(jiǎn)便而快速。圖15右邊的就是此策略加工后的結果。

余量均勻化是精加工的重要前提。經(jīng)過(guò)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(jìn)行半精加工。

以上各單節距的粗/半精/精加工/清角刀具軌跡生成后，可根據花紋塊節距排列圖經(jīng)旋轉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(guò)軟件高級功能--機床的仿真模擬檢查其正確性，并且確保沒(méi)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(guò)千錘百煉調試出來(lái)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(chǎng)家提供強而有力的保障，在激烈的市場(chǎng)競爭中贏(yíng)得勝利。