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五金模具高速加工

五金模具粗加工的重要目标是寻求单位时间内的材料往除率,并为半精加工准备工件的几何轮廓。在切削过程中因切削层金属面积产生变更,导致五金刀具蒙受的载荷产生变更,使切削过程不稳固,五金刀具磨损速度不均匀,加工表面质量降落。

  目前开发的很多CAM软件可通过以下措施保持切削条件恒定,从而获得良好的加工质量。恒定的切削载荷。通过盘算获得恒定的切削层面积和材料往除率,使切削载荷与刀具磨损速率保持均衡,以提高刀具寿命和加工质量。避免忽然转变刀具进给方向。避免将刀具埋进工件。如加工模具型腔时,应避免刀具垂直插进工件,而应采用倾斜下刀方法(常用倾斜角为20°~30°),最好采用螺旋式下刀以下降刀具载荷;加工模具型芯时,应尽量先从工件外部下刀然后程度切进工件。刀具切进、切出工件时应尽可能采用倾斜式(或圆弧式)切进、切出,避免垂直切进、切出。采用攀爬式切削(Climbcutting)可下降切削热,减小刀具受力和加工硬化程度,提高加工质量。半精加工模具半精加工的重要目标是使工件轮廓外形平整,表面精加工余量均匀,这对于工具钢模具尤为重要,由于它将影响精加工时刀具切削层面积的变更及刀具载荷的变更,从而影响切削过程的稳固性及精加工表面质量。粗加工是基于体积模型(Volumemodel),精加工则是基于面模型(Su***cemodel)。而以前开发的CAD/CAM系统对零件的几何描写是不持续的,由于没有描写粗加工后、精加工前加工模型的中间信息,故粗加工表面的剩余加工余量散布及最大剩余加工余量均是未知的。因此应对半精加工策略进行优化以保证半精加工后工件表面具有均匀的剩余加工余量。

  优化过程包含:粗加工后轮廓的盘算、最大剩余加工余量的盘算、最大答应加工余量的断定、对剩余加工余量大于最大答应加工余量的型面分区(如凹槽、拐角等过渡半径小于粗加工刀具半径的区域)以及半精加工时刀心轨迹的盘算等。现有的模具高速加工CAD/CAM软件大都具备剩余加工余量分析功效,并能根据剩余加工余量的大小及散布情况采用公平的半精加工策略。如OpenMind公司的HyperMill和HyperForm软件供给了束状铣削(Pencilmilling)和剩余铣削(Restmilling)等方法来清除粗加工后剩余加工余量较大的角落以保证后续工序均匀的加工余量。Pro/Engineer软件的局部铣削(Localmilling)具有类似的功效,如局部铣削工序的剩余加工余量取值与粗加工相等,该工序只用一把小直径铣刀来清除粗加工未切到的角落,然后再进行半精加工;假如取局部铣削工序的剩余加工余量值作为半精加工的剩余加工余量,则该工序不仅可清除粗加工未切到的角落,还可完成半精加工。

  精加工模具的高速精加工策略取决于刀具与工件的接触点,而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变更而变更。对于由多个曲面组合而成的复杂曲面加工,应尽可能在一个工序中进行持续加工,而不是对各个曲面分辨进行加工,以减少抬刀、下刀的次数。然而由于加工中表面斜率的变更,假如只定义加工的侧吃刀量(Stepover),就可能造成在斜率不同的表面上实际步距不均匀,从而影响加工质量。Pro/Engineer解决上述标题的方法是在定义侧吃刀量的同时,再定义加工表面残留面积高度(Scallopmachine);HyperMill则供给了等步距加工(Equidistantmachine)方法,可保证走刀路径间均匀的侧吃刀量,而不受表面斜率及曲率的限制,保证刀具在切削过程中始终蒙受均匀的载荷。

  一般情况下,精加工曲面的曲率半径应大于刀具半径的1.5倍,以避免进给方向的忽然转变。在模具的高速精加工中,在每次切进、切出工件时,进给方向的转变应尽量采用圆弧或曲线转接,避免采用直线转接,以保持切削过程的安稳性。进给速度的优化目前很多CAM软件都具有进给速度的优化调剂功效:在半精加工过程中,当切削层面积大时下降进给速度,而切削层面积小时增大进给速度。利用进给速度的优化调剂可使切削过程安稳,提高加工表面质量。切削层面积的大小完整由CAM软件主动盘算,进给速度的调剂可由用户根据加工请求来设置。

  结语

  模具高速加工技巧是多种先进加工技巧的集成,不仅涉及到高速加工工艺,而且还包含高速加工机床、数控系统、高速切削刀具及CAD/CAM技巧等。

  模具高速加工技巧目前已在发达国家的模具制作业中广泛利用,而在我国的利用范畴及利用程度仍有待提高,大力发展和推广利用模具高速加工技巧对增进我国模具制作业整体技巧程度和经济效益的提高具有重要意义。

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