通过编程精度解决模具型面“波纹”现象

山东潍坊福田模具有限责任公司在加工上海大众背门外板模具时，数控精加工后的模具型面出现较规则的“波纹”，用油石抛光打磨后“波纹”更加明显（见图1）。

图1  背门外板模具型面出现“波纹”

最初出现这种现象时，我们首先怀疑数模出现问题，对编程用的数模进行了表面质量分析，从数模精度到型面的光顺性都进行检查（见图2），数模型面达到G2以上连续是没有问题的。

图2  从数模精度到型面的光顺性进行检查

我们又从CAM编程、加工机床和刀具等多个方面分析原因，没有得出有说服力的解释。经向模具制造的同行了解，得知他们也遇到相同问题，原因不明。

随后某车身前围外板模具的加工中又发生了类似的模具型面质量“波纹”问题（见图3）。

图3  车身前围外板模具型面出现“波纹”

如今汽车覆盖件对外板件的表面质量要求越来越高，特别是轿车外板件型面要达到A级曲面的水准，而模具型面的加工质量对冲压件的质量至关重要。象上文描述的加工表面出现“波纹”现象，显然是不符合要求的。

为了有效控制模具型面加工质量，我们在经过初步分析、排查可能造成此类现象的原因后，最后把产生问题的焦点集中在软件的编程上，我们通过不同CAD/CAM软件进行编程，通过设置不同的编程参数对同一数模型面区域进行了加工试验，通过对比分析，最终找到了发生问题的原因及解决措施，为模具型面加工质量保证和控制提供了技术支撑。

加工试验目的与准备

1.试验目的

（1）考察减小CAM软件的编程精度对表面加工质量的影响；

（2）考察不同软件编程对表面加工质量的影响。

通过设置不同的编程参数和CAD/CAM软件对同一数模型面区域进行了加工试验，对比分析CAM软件及其编程精度对表面加工质量带来的影响，试图从编程软件及编程精度上对上述型面加工“波纹”现象做出解释。

2.试验条件准备

（1） 试验编程加工用数模：选定图1所示的模具型面出现“波纹”的所用的加工数模；

（2） 编程软件：NX2、NX5和WORKNC19；

（3） 加工机床：大隈OKUMA数控加工中心；

（4） 加工刀具：30球刀；

（5） 加工试验程序设计：沿型仿形精加工；

（6） 试验毛坯：铸铁。

试验过程及结果分析

1.试验策划

从选定的数模中取其中的一部分（见图4红色区域），首先对型面粗加工和半精加工完后，分别使用NX和WORKNC软件对这同一型面编制精加工程序。

图4  选取加工试验曲面

我们根据不同软件、不同编程精度编制一系列程序，这些加工程序除软件、编程精度设置不一样外，其他编程参数相同，走刀步距都是0.5mm。

在每个程序加工试验结束后，肉眼观测，抛光打磨观察、拍照、记录并分析结果。

为了便于加工试验和结果的统计记录，我们制定了加工试验统计表，如文中表所示。

表加工试验统计

2.试验结果

我们按表中的试验程序编号从T01到T09，逐次进行了加工试验，每完成一个程序的加工，我们对加工的表面进行观察、评判型面加工质量。同时，对每次试验加工的实物情况都进行了拍照，便于查看分析。

3.结果分析

本试验共进行了9个程序的加工试验，其中NX5编程4次，NX2编程1次，WORKNC编程4次。从文中表及图5的试验结果可看出：

图5  加工试验

（1） 不管是NX软件还是WORKNC软件，当编程精度设置在0.03mm加工本案的型面时，表面都会出现“波纹”现象，但我们的精加工不会使用此精度进行编程，只是在本试验中用来验证编程精度对加工表面质量的影响；

（2） 在本试验中，NX软件在编程精度0.01mm时，加工的表面会出现“波纹” 现象，编程精度设置≥0.01mm时，“波纹” 现象逐渐严重，反之则会逐渐消失；

（3） 仅从本试验表现看，同样编程精度设置下，表面加工质量NX2版要好于NX5版；

（4）WORKNC19软件在编程精度设置≤0.01mm时，模具加工表面没有出现明显“波纹” 现象。

结束语

通过本次试验，我们得出如下结论：

（1）利用CAM软件进行编程加工模具型面时，加工后的模具型面质量会受到软件编程精度的影响。特别是外覆盖件，当编程精度设置不当时，在光顺的表面会产生“波纹”，严重影响型面质量，同时增加了钳工修抛量。应引起CAM人员高度重视。

（2）对于不同软件，其数控编程加工表面质量对编程精度的“敏感性”可能是不同的，有必要在充分验证后，确定符合要求的编程精度，以保证加工精度和型面质量。