数控加工在轮胎模具花纹加工中应用

    轮胎模具的花纹本来就复杂多变，而随着各大轮胎厂商为了提高竞争力，都加大轮胎花纹的复杂性和对轮胎模具的要求，轮胎花纹变化相当快，品种多样化，模具的交货期也越来越短。在采用高速数控加工的手段来加工轮胎花纹过程中，往往要根据模具花纹型腔的特殊结构快速地做出工艺调整，这给技术人员带来了麻烦。因此，针对轮胎花纹的特殊性以及可循的规律性，我们通过分析其加工工艺性问题，并进行相关的优化，以此提高了加工效率。
    数控加工和传统加工一样都有着特有的加工工艺性，轮胎花纹数控加工也不例外，下面就轮胎花纹数控加工的工艺性、加工特点及其工艺优化等问题进行简单分析。
    轮胎花纹结构的工艺性分析
    熟悉轮胎模具结构及其加工的人都知道，轮胎花纹块内腔的结构工艺性符合数控加工的特点，即：
    (1) 块的内腔和外形具有统一或近似的结构和尺寸，该结构可减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。
    (2) 轮胎花纹形状虽然千变万化，但很多花纹具有圆角转角，其适合采用刀具直接加工。
    (3) 模具花纹块，加工时都能采用其背面做为统一的基准定位，以保证多次装夹加工後其精度相对准确。
    (4) 纹块背面有合适的孔作为定位基准孔，或者有定位凸台作为统一基准，是花纹块达到一次装夹後完成所有加工位置，提高其加工的刚性和可加工度。
    轮胎花纹数控加工的工艺特点
    轮胎花纹的数控加工与常规数控加工原则上没有差别，也和传统加工的原则基本上是一致的。但因为轮胎花纹具有其特殊结构，因此具有自身的特点：
    多弧度多角度的特点，只有采用数控加工才保证精度
    轮胎花纹具有弧度多、角度多的特点（见图1），采用传统的加工手段无法精准完成，即使采用目前流行的电火花加工工艺也存在一些无法解决的问题，例如无法解决每个位置保持方向的加工问题，更不用说采用三轴或四轴等常见的数控加工了。
    轮胎花纹模具
    工序高度集中，适合数控加工
    在轮胎花纹的加工过程中，其加工工序高度集中，主要以铣加工为主，但因为加工的角度、转角等不统一，有些花纹还有薄而高的小筋条或者窄而深的小槽，甚至是表面不规则的坑坑洼洼结构，所以其对刀具的要求比较高。五轴数控加工中心通常载有刀库，并具有多维转换的功能，可以完成自动换刀，实现工序复合，实现工序的高度集中。
    数控加工应用於轮胎模具的特点
    (1) 工件的加工时间缩短。对一副轮胎模具的花纹圈，若采用铸造技术要30天的时间，采用电火花技术则需要20天的时间。若采用高速加工的直接雕刻模具，一般为10天，可见能大幅减少加工时间。
    (2) 工件一次装夹後既可以进行粗加工，也可以进行精加工，对花纹角落的处理更是灵活多变。轮胎花纹多为小块状，拐角特别多，用五轴加工中心只需一次装夹就能把所有的花纹都雕刻出来。
    (3) 由於切削力和切削温度的降低，使得刀具磨损降低，使用寿命延长。而刀具的造价在工件加工的成本价中占有一定的比例。
    (4) 数控加工可以实现以切代磨。用切削工艺代替磨削工艺具有刀具结构简化，工艺灵活性强、节省能源等优越性，这些都使得工件的加工成本降低。
    (5) 与常规加工工艺比较，可以简化加工工序从而降低加工成本。如模具型腔的加工，用常规加工工艺是：毛坯退火—粗加工—调质处理—半精加工—电极加工—电火花加工—人工抛光等。而采用数控加工技术，则加工工艺可简化为：毛坯退火—粗加工—调质处理—精加工—超精加工。这样就省去了电极制作的加工工序，降低了生产成本，也消除了放电加工所带来的表面硬化问题，减少或免除了人工光整加工。