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加工类型的选择就是根据模具结构形状划分粗加工、半精加工、局部精加工和精加工，接着根据划分的加工类型确定铣削刀具和加工策略，然后设置合理的加工参数对模具结构进行数控程序编程。

1.2.1 加工类型选择

模具数控加工一般分为粗加工、半精加工、局部精加工和精加工4种加工类型。

1．粗加工

粗加工策略需要根据毛坯的类型和模具型面的情况而定。如果毛坯为锻件或钢件，那么粗加工最好先选用区域清除模型加工，将毛坯的大部分余量去除掉，得到均匀的毛坯余量，为后序加工提供方便。如果毛坯为铸件，最佳等高策略则是粗加工的最佳选择。最佳等高策略需将模型面分为平坦和陡峭两种情况，平坦区域采用平行或三维偏置方式加工，而陡峭区域采用等高线方式加工。

2．半精加工

半精加工的主要目的是保证精加工时余量均匀，最常用的方法是先算出残留材料的边界轮廓（参考刀具未加工区域的三维轮廓），然后选用较小的刀具来加工这些三维轮廓区域，而不用重新加工整个模型。一般用等高精加工方法来加工残留材料区域内部。为得到合理的刀具路径，应注意以下几点：

（1）计算残留边界时所用的余量，应跟开粗加工所留的余量一致。

（2）用残留边界等高精加工凹面时，应把“型腔加工”取消掉。否则，刀具路径在进行单侧铣削时，随着深度的增加，接触刀具的材料增多，铣削力增大，使刀具易折断。

（3）铣削过程中尽量减少提刀次数，提高工作效率。

（4）当孔的上表面为斜面时，必须把精加工孔壁斜面提高，否则刀具会刮伤精加工过的斜面。

3．局部精加工

局部精加工一般是指清角加工。清角加工应采用多次加工或系列刀具从大到小的加工方法。PowerMILL有多种清角加工方式，例如自动清角、沿着、笔式、多笔、缝合等。在这些加工方式中，自动清角方式最佳。

笔式和多笔

4．精加工

在精加工中，除非模具型面高度变化比较大，否则最好选择平行精加工。因为平行精加工不但计算速度快，而且刀具路径光顺，加工完成的模具型面质量好。但平行方式会在局部型面产生步距不均的现象，为了避免这一现象，可以在步距不均处补加程序，或者在加工方法中选中垂直路径的对话框。选中它后，PowerMILL会自动在产生步距不均的地方，补加垂直的刀具路径。若模具型面高度变化比较大，则选用最佳加工方法是最佳等高精加工或等高精加工等方法。对于平面的精加工，常采用偏置区域清除加工。

在模具型面编程中，边界的设定是非常重要的。无论是最佳等高精加工、偏置区域清除，还是平行精加工，它们产生的刀具路径都是与边界有关的，所以边界设定的好坏，将直接影响程序的质量。如果边界设定得好，则产生的刀具路径十分规范，而且不需要编辑裁剪，可节省时间。如果边界设定不好，则产生的刀具路径需要编辑裁剪，并且编辑裁减后的刀具路径产生大量的提刀。这样不但大大的增加了编程时间，而且还增加了数控机床加工时间。所以，为了保证加工质量，提高加工效率，应该注意以下几点要素。

（1）精加工余量必须均匀，一般径向留余量为0.15~0.3mm，轴向留余量为0.05~0.15mm。

（2）当采用偏置区域清除精加工平面时，毛坯的Z向最小值应该等于该平面的Z值，否则平面加工后高度方向尺寸误差较大。

（3）若采用等高精加工，当刀具起刀点位置比较乱时，可以使用在编辑中移动开始点的方法来改正。

（4）为保证在浅滩边界处平行和等高两种走刀路径接刀良好，在允许的情况下，一般在平行走刀时把浅滩边界向外三维偏移2mm左右。

等高精加工侧面时常选用圆鼻刀加工，这必然导致工件底部不清角。当选用软件中的几种清角加工所产生的刀路不是很合理的情况下，一般采用等高加工通过裁剪功能去掉多余的路径的方法来代替。此时，应该检查等高精加工后Z向深度是否到位，若不到位则应该再加工一刀，把这一刀的路径拉到先前的等高加工路径里，这里应设置切入切出和连接参数。

1.2.2 加工参数选择

模型读取结束后，首先要进行加工参数的设定。加工参数主要包括毛坯、进给率、快进高度、开始点、切入切出和连接方式及加工刀具等。

1．毛坯大小设定

在PowerMILL中，毛坯扩展值的设定很重要，如果毛坯扩展值设得过大将增大程序的计算量和增加编程时间；如果设得过小，程序将以毛坯的大小为极限进行计算，这样很可能导致型面加工不到位。所以，毛坯扩展的设定一般要稍大于加工刀具的半径，同时还要考虑它的加工余量。

扩展值应等于加工刀具的半径加上加工余量，再加上2~5mm。例如Ф30的刀具，型面余量为0.5 mm，那么毛坯扩展可设定为20。

2．进给率设定

进给率的设定较为方便，可根据加工车间所使用的刀具、加工材料的硬度和机床设备而确定。若进给率设置得偏大或偏小，则可以通过机床的进给倍率进行调整。

3．快进高度设定

快进高度包括两项，一

4．开始点设定

开始点的值一般与安全高度的值相同。

5．切入切出和连接方式设定

切入切出和连接方式要根据不同情况，进行不同的设定。例如，区域清除加工要采用斜向下刀或外部进刀，高速加工时切入切出采用圆弧连接，而轮廓加工则要采用水平圆弧进退刀等。

6．刀具设定

刀具可根据加工车间习惯进行设定，在设定刀具时，最好将刀具名称设为与刀具大小相同，并加上刀具的代号。如直径为16mm的球头刀，可将它命名为“Q16”，这样命名有利于编程时对刀具的选用和检查。

加工参数也可以通过PowerMILL中的宏来记录刚才的参数设定。宏的运用不但省去了许多重复操作，节约了编程时间，而且还降低了编程的错误率。宏还可以放在用户菜单里，用户可以根据自己的喜好进行设定。通过用户菜单可以执行宏，也可以执行一些其他操作。

在防止碰撞方面，PowerMILL和其他的CAM软件都提供了碰撞检查功能。两者不同的是，其他的CAM软件的碰撞检查功能只能在清除余料中使用，而且在发生碰撞的时候，其他的CAM软件的刀轨运算时间会大幅度增加，而PowerMILL的防碰撞功能在运算时间上要比其他的CAM软件少很多。另外，PowerMILL既可以在生成程序时检查，也可以在程序生成后检查，并且PowerMILL的防碰撞功能还可以检查型面、轮廓等其他操作是否会碰撞。在这一点上，PowerMILL提供了全方位的安全措施，提高了程序的安全性，降低了加工过切及碰撞的问题，而其他的CAM软件显得比较薄弱。

1.3  数控加工铣削刀具

与普通机床加工相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刀具的刚性好、精度高，而且要求刀具尺寸稳定、耐用度高，断屑及排屑性能好。

1.3.1 铣削刀具的类型与选用

铣削刀具选择合理与否，直接决定了加工质量和加工效率。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的，应根据加工材料性能、铣削量、工件结构形状、加工方式、机床加工能力和承受负荷，以及其他相关因素来选择刀具。刀具选择总的原则是安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，应该尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

1．铣削刀具的类型

为了适应数控机床高速、高效和自动化程度高等特点，铣削刀具可分为整体式和镶嵌式两种，如图1-1所示。整体式刀具的刀刃与刀柄连接一体，整体式刀具在早期是应用最广泛、最有效的铣削刀具。镶嵌式刀具是通过通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄连接而成，目前镶嵌式刀具已成为铣削刀具中的主流，在数量上达到了整个数控刀具的30%~40%，金属切除量占总数的80%~90%，如图1-2和图1-3所示为常用的镶嵌式铣削刀具和刀把种类及其安装方法。

由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙，所以在加工过程中刀具有可能出现振动现象。振动会使铣削力不均匀，影响加工精度和刀具使用寿命。当加工出的沟槽宽度偏小时，也可以有目的地使刀具振动，通过增大铣削量来获得所需槽宽，但这种情况下，应将立铣刀的最大振幅限制在0.02mm以下，否则无法进行稳定的铣削。在正常加工中，立铣刀的振动越小越好。

当出现刀具振动时，应考虑降低铣削速度和进给速度，若两者都已降低40%后仍存在较大振动，则应考虑减小吃刀量。

如果加工系统出现共振，其原因可能是铣削速度过大、刀具系统刚性不足、工件装夹力不够以及工件形状或工件装夹方法

2．铣削刀具的选择

在实际模具生产加工当中，数控铣削刀具与普通机床所用的铣削刀具相比，有许多要求，主要表现为以下几点：

（1）刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小。

（2）互换性好，便于快速换刀。

（3）寿命高，铣削性能稳定、可靠。

（4）刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间。

（5）刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除。

（6）系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。

为了合理加工工件及选择铣削刀具，必须先分析被加工工件形状、尺寸大小、材料硬度等条件。一般加工平坦零件时，采用端铣刀；在加工凸台、凹槽时，可选择镶硬质合金刀片的玉米铣刀或高速钢立铣刀；而对一些立体自由曲面型面和变化斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。但在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部铣削速度为零，因此，为保证加工精度，铣削间距一般取得很小，故球头刀常用于曲面的精加工。而圆鼻刀具在表面加工质量和铣削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择圆鼻刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大。在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来了加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低，图1-4是根据不同结构形状所选用的铣削刀具。

在模具零件数控加工当中，一般需要划分粗加工、半精加工和精加工工序，如图1-5所示。粗加工时选择大刀具、大铣削量，其铣削量一般在1~5mm；半精加工时选择比粗加工要小的刀具，其铣削量一般为0.3~1mm；而精加工时根据零件最小位置尺寸选择小于其最小位置尺寸的刀具，其铣削量一般在0.5mm以下。

在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换等多为人工手动进行，占用的辅助时间较长，因此必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：

（1）尽量减少刀具数量。

（2）一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位。

（3）粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具。

（4）先铣后钻。

（5）先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工。

（6）在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

刀具直径的选取应遵循以下原则：粗加工时根据工件特点尽量选取较大直径刀具，能加大铣削用量，提高粗加工效率。精加工时，应根据轮廓最小圆角，选用小于圆角的刀具，从而提高加工表面的质量，刀具直径如图1-6所示。

刀角半径的选取：球刀或圆角刀的刀尖圆角，应根据轮廓周边的过渡圆角设定，以避免过切现象发生，刀具半径如图1-7所示。

使用铣削刀具必须明确其用途和安装方法，避免发生事故。表1-1所示为铣削刀具的使用注意事项。

表1-1  铣削刀具的使用注意事项

1.3.3 平面铣削加工刀具各部分作用

1．平面铣刀铣削刃各角度的功能

平

表1-2  平面铣刀铣削刃各角度的功能

2．基本刃形

平面铣刀的基本刃形，如表1-3所示。

表1-3  平面铣刀的基本刃形