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外覆蓋件模具加工高效化

本文介紹了外覆蓋件模具的機(jī)加工方法及總結(jié)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，介紹了模具高效銑削加工工序的編制，希望對(duì)工程技術(shù)人員有一定的幫助和借鑒作用。

1 前言

在現(xiàn)代模具的制造中，隨著機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具、CAD/CAM軟件等相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，在實(shí)踐中為了提高模具的商品質(zhì)量，為了節(jié)約生產(chǎn)成本，必須采用高效加工方法，使一部分加工工序在普通機(jī)床上就可高效完成，以便提高模具的加工效率，降低模具的制造成本，減少模具的制造周期。

2 模具高效加工工藝策略制定

2.1粗加工

模具粗加工的主要目標(biāo)是追求單位時(shí)間內(nèi)的材料去除率，并為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓。在粗加工過(guò)程中可通過(guò)以下措施保持切削條件恒定，從而獲得良好的加工質(zhì)量。

（1）恒定的切削載荷；

通過(guò)計(jì)算獲得恒定切削層面積和材料去除率，使切削載荷與刀具磨損速率保持均衡，以提高刀具壽命和加工質(zhì)量；

（2）避免突然改變刀具進(jìn)給方向；

（3）避免將刀具埋入工件。如加工模具型腔時(shí)，應(yīng)避免刀具垂直插入工件，而應(yīng)采用傾斜下刀方式(常用傾斜角為20°～30°)，最好采用螺旋式下刀以降低刀具載荷；加工模具凸模時(shí)，應(yīng)盡量先從工件外部下刀然后水平切入工件；

（4）刀具切入、切出工件時(shí)應(yīng)盡可能采用傾斜式(或圓弧式)切入、切出，避免垂直切入、切出；

（5）采用同向切削(Climb cutting)可降低切削熱，減小刀具受力和加工硬化程度，提高加工質(zhì)量。

2.2半精加工

模具半精加工的主要目標(biāo)是使工件輪廓形狀平整，表面精加工余量均勻，因?yàn)樗鼘⒂绊懢�加工時(shí)刀具切削層面積的變化及刀具載荷的變化，從而影響切削過(guò)程的穩(wěn)定性及精加工表面質(zhì)量。

因此應(yīng)對(duì)半精加工策略進(jìn)行優(yōu)化以保證半精加工后工件表面具有均勻的剩余加工余量。優(yōu)化過(guò)程包括：粗加工后輪廓的計(jì)算、最大剩余加工余量的計(jì)算、最大允許加工余余量的確定、對(duì)剩余加工余量大于最大允許加工余量的型面分區(qū)(如凹槽、拐角等過(guò)渡半徑小于粗加工刀具半徑的區(qū)域)以及半精加工時(shí)刀心軌跡的計(jì)算等。

現(xiàn)有的CAM軟件已經(jīng)具備殘留模型分析功能，并能根據(jù)剩余加工余量的大小及分布情況采用合理的半精加工策略。Powermill提供的清根加工來(lái)清除粗加工后剩余加工余量較大的角落以保證后續(xù)工序均勻的加工余量。區(qū)域清除也具有相似的功能，如局部銑削工序的剩余加工余量取值與粗加工相等，該工序只用一把小直徑銑刀來(lái)清除粗加工未切到的角落，然后再進(jìn)行半精加工；如果取局部銑削工序的剩余加工余量值作為半精加工的剩余加工余量，則該工序不僅可清除粗加工未切到的角落，還可完成半精加工。

2.3精加工

模具的精加工策略取決于刀具與工件的接觸點(diǎn)，而刀具與工件的接觸點(diǎn)隨著加工表面的曲面斜率和刀具有效半徑的變化而變化。對(duì)于復(fù)雜曲面加工，應(yīng)考慮半精加工切削方向，整車方向，在模具的精加工中，在每次切入、切出工件時(shí)，進(jìn)給方向的改變應(yīng)盡量采用圓弧或曲線轉(zhuǎn)接，避免采用直線轉(zhuǎn)接，以保持切削過(guò)程的平穩(wěn)性。

3 分區(qū)加工與偏差加工

偏差加工意在預(yù)處理型面，減少鉗工修配工作量，提高生產(chǎn)效率和降低成本；分區(qū)加工意在保證高的制造精度和表面質(zhì)量，而且追求加工表面的美觀。

4 熱處理

模具熱處理是保證模具性能的重要工藝過(guò)程。它對(duì)模具的如下性能有著直接的影響。

模具的制造精度：組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理形成的殘余應(yīng)力過(guò)大造成模具在熱處理后的加工、裝配和模具使用過(guò)程中的變形，從而降低模具的精度，甚至報(bào)廢。

模具的強(qiáng)度：熱處理工藝制定不當(dāng)、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好，造成被處理模具強(qiáng)度（硬度）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

模具的制造成本：作為模具制造過(guò)程的中間環(huán)節(jié)或最終工序，熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差，大多數(shù)情況下會(huì)使模具報(bào)廢，即使通過(guò)修補(bǔ)仍可繼續(xù)使用，也會(huì)增加工時(shí)，延長(zhǎng)交貨期，提高模具的制造成本。

5 刀具與切削

模具加工過(guò)程中，切削刀具是高精度化、高效化加工至關(guān)重要的因素。以前用于粗加工的刀具普遍配用球刀，表面上看似乎可獲得很大的切深量，可一次切除大量材料，但由于其切削刃與被加工材料的接觸長(zhǎng)度大于直線刃刀片的接觸長(zhǎng)度，因此切削阻力增大，很難實(shí)現(xiàn)大進(jìn)給切削。此外，球刀在刀具懸伸較長(zhǎng)的加工場(chǎng)合受到徑向力作用，易造成刀具彎曲而發(fā)生振顫。多刃型圓角立銑刀的切削刃設(shè)計(jì)在刀具回轉(zhuǎn)軸的底部，因此切削阻力主要作用于軸向，即多刃型圓角立銑刀即使懸伸較長(zhǎng)也不易發(fā)生顫振，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定加工。同時(shí)，通過(guò)將刀片小型化，使切削刃長(zhǎng)度比以往的大進(jìn)給刀具明顯縮短，減小了切削阻力，從而通過(guò)多刃化有效控制了切削力。

采用球刀通過(guò)加大切深來(lái)提高加工效率時(shí)，加工后工件上會(huì)留下明顯的切削殘留部分，這將增加后續(xù)精加工刀具的加工負(fù)荷。雖然粗加工效率很高，但會(huì)降低后續(xù)工序的加工效率。與此相比，采用小切深、大進(jìn)給的多刃型圓角立銑刀加工時(shí)，粗加工的切削殘留部分減少，更接近最終精加工的形狀，從而可減輕后續(xù)工序精加工刀具的負(fù)荷，使粗加工和精加工的效率同時(shí)得到提高，穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)高效加工。