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T ECHNOLOGY 科技纵横 2010.4CHINAEQUIPMENT 【摘要】本文介绍了模具型腔数控铣 削加工工艺优化。 【关键词】模具型腔数控加工工艺优 化设计 引言 模具型腔数控铣削加工工艺流程:粗铣→ 半精铣→精铣→清角。影响型腔数控铣削工 艺方案选择的因素有很多,主要有加工材料、 加工方法、加工设备、走刀方式、刀具参数、切 削用量、加工精度、加工余量、装夹方式、下刀 位置、进退刀方式等等,本文重点就工艺参数 优化进行探讨。 1.铣削参数与铣削刀具 1.1数控加工的铣削参数 粗加工为体积加工,从高的生产率考虑, 应在保证刀具耐用度的前提下,使材料的去 除率最大,而材料的去除率又与吃刀量(切削 深、切削宽)、进给速度切削速度等有关。切 削用量各要素中,任一要素的增加都会使刀 具的耐用度下降,但影响程度不同,影响最大 的是切削速度,切削速度稍一提高,刀具寿命 就会有明显的降低,其次是进给速度,最小的 是吃刀量。为使所选的切削用量使生产率高 且对刀具耐用度下降影响最小,一般首先选 择尽可能大的吃刀量,其次是确定进给速度, 最后根据刀具耐用度确定切削速度。 1.2铣削方式 铣削方式有顺铣和逆铣两种,顺铣和逆 铣相比较,顺铣加工可以提高铣刀耐用度2~3 倍,工件的表面粗糙度值较小,尤其在铣削难 加工材料时,效果更加明显。但是,采用顺铣, 首先要求铣床有消除工作台进给丝杠螺母副 间隙的机构,能消除传动间隙,避免工作台窜 动,其次,要求毛坯表面没有硬皮,工艺系统 有足够的刚度。如果具备以上条件,应优先考 虑采用顺铣,否则应采用逆铣。模具型腔铣削 一般采用顺铣。 1.3数控铣削刀具及选择 数控加工刀具必须适应数控机床高速、 高效和自动化程度高的特点,一般应包括通 用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄 要联接刀具并装在机床动力头上,因此己逐 渐标准化和系列化。在模具型腔的数控加工 中,最常用到是立铣刀进行铣削加工。特别是 一体式立铣刀和镶片式立铣刀。一体式立铣 刀一般为普通高速钢刀具,由于低廉的价格, 仍被广泛应用;镶片式立铣刀所镶刀片一般为 合金刀片,与一体式刀具相比大大减少了刀 具材料的消耗,而且便于更换。 2.模具型腔粗铣的工艺优化 2.1模具型腔加工特征 模具型腔一般由多种多个加工特征组合 而成(如图1所示)。加工时,通常是通过特征 分解,针对各种特征确定相应的加工方法、选 择刀具。图1模具型腔综合了各种典型特征, 通过对该型腔特征分解,得到不同加工特征 选用的刀具与铣削方式。 2.2模具型腔粗铣的工艺优化 粗铣工艺优化目标:①提高加工效率;② 降低加工成本;③留量均匀,便于半精加工和 精加工。 2.2.1粗铣加工刀具组合 粗加工是体积加工。粗铣采用分层铣削, 见图2。采用大直径刀具,可以提高体积切除 率,但留给小直径刀具的加工体积大,总的加 工时间反而会长。为提高加工效率,应优化刀 具组合。国内外很多学者进行了刀具组合优 选的研究,在这里我们通过几何分析,提出了 一种简单的组合方法。 以WALTERY刀具为例,其硬质合金刀 具符合1.25尺寸系列,排列:(63,50,40,32, 25,20,16,.12,10,8,6,5,4,3.5,3,2.5,2) 按此系列组合用刀,以图3为例,假设上 一把用刀直径为63,那么剩余体积的最大型 腔宽度为63。以直径50的刀铣型腔时,最高 切除率的刀具铣削宽度为63。二0.26d,铣平 面时为:αe=0.26d。显然,型腔时刀具切削宽 度太小。假设保证铣型腔时的铣削宽度约为: e=0.65d,刀具组合系列可为:(63,40, 25,16,10,6}4,3,2)。 以图3为例,假设保证铣型腔拐角时的 铣削宽度约为:e=0.3d,刀具组合系列可 为:(63,25,10,6)。 2.2.2粗加工的走刀方式 利用UGNX多种加工区域图形进行实 验,得出以下几点结论: (1)平行走刀方式在区域边界留下的余 量往往是不均匀的,希望加工后留下较均匀 的余量,通常需要增加围绕边界的环切刀轨。 若忽略余量不均匀性,Zig-Zag走刀方式下获 得的刀轨是最短的:若考虑余量的不均匀性而 增加环切刀轨,则刀轨一般会比Followpart 刀轨长。 (2)采用平行走刀方式时,当加工区域所 有边界长度较大(多岛屿情况),则围绕边界的 环切刀轨对总的加工时间影响比较明显。如 果要考虑加工余量的均匀性,加工多岛屿区 域时建议采用螺旋走刀方式。 (3)采用螺旋走刀方式时,一般来说, Followperipher