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        面向模具型腔的高效數(shù)控加工探究

        2016-05-14 13:30:47尹耀康
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年4期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控加工

        尹耀康

        摘 要:面向模具型腔的數(shù)控加工是模具數(shù)字化生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),關(guān)系到模具生產(chǎn)制造的質(zhì)量和進(jìn)度。本文旨在提高模具加工制造的質(zhì)量和效率,提出了面向模具型腔的高效數(shù)控加工這個(gè)課題,針對(duì)模具型腔數(shù)控加工的數(shù)控機(jī)床、 刀具系統(tǒng)、 走刀方式、加工工藝與參數(shù)以及數(shù)控編程的智能化等五個(gè)方面展開(kāi)探究,希望對(duì)我國(guó)數(shù)控加工的不斷優(yōu)化和改進(jìn)有所幫助。

        關(guān)鍵詞:模具型腔;數(shù)控加工; 機(jī)床性能;走刀方式;數(shù)控編程

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.025

        0 引言

        數(shù)控加工是目前生產(chǎn)加工領(lǐng)域程序相對(duì)比較復(fù)雜,操作比較嚴(yán)格,工藝比較講究的一門(mén)生產(chǎn)技術(shù),在高轉(zhuǎn)速以及高進(jìn)給速度下,能夠完成各種粗加工以及精加工的要求。數(shù)控加工在機(jī)床性能、刀具選擇、走刀方式、加工工藝、參數(shù)設(shè)計(jì)以及智能化編程等方面要求非常嚴(yán)格,并且,面向模具型腔的數(shù)控加工難度大、耗時(shí)長(zhǎng),需要注意的事項(xiàng)比較多。對(duì)于面向模具型腔的數(shù)控加工,怎樣才能提高加工的質(zhì)量和效率,筆者將從以下五個(gè)方面進(jìn)行分析。

        1 數(shù)控機(jī)床性能

        機(jī)床是數(shù)控加工最基礎(chǔ)的運(yùn)行部件,是支撐一系列數(shù)控加工工序的工作平臺(tái),機(jī)床性能的好壞直接關(guān)系到數(shù)控加工的質(zhì)量。高效的數(shù)控加工往往都需要依靠性能良好的數(shù)控機(jī)床來(lái)實(shí)施。要確保數(shù)控機(jī)床的性能能夠滿(mǎn)足高效數(shù)控加工的需要,應(yīng)做到以下幾點(diǎn):一是觀察機(jī)床的物理結(jié)構(gòu)即精準(zhǔn)度和剛性是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。由于加工原材料本身都是具有高硬度,需要采用一定伸長(zhǎng)量的銑刀加工模具型腔,要求機(jī)床的抗震能力以及加工精度比較達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求,所以,高剛性和高精度是對(duì)高效數(shù)控加工機(jī)床的最基本要求;二是機(jī)床的轉(zhuǎn)速和功率必須高,這樣才能使得刀具關(guān)聯(lián)的主軸轉(zhuǎn)速足夠快,同時(shí)需要完成型腔以及其他部件的協(xié)調(diào)運(yùn)作,確保加工的一致性和嚴(yán)密性;三是機(jī)床應(yīng)具備多軸聯(lián)動(dòng)和深孔腔綜合切削的能力,多軸聯(lián)動(dòng)能夠支持機(jī)床工作臺(tái)持續(xù)的回轉(zhuǎn)進(jìn)給,結(jié)構(gòu)復(fù)雜的深孔腔需要多軸聯(lián)動(dòng)前提下加工出各種曲面的模具零件;四是機(jī)床的控制系統(tǒng)必須先進(jìn)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)一直在不斷的升級(jí)和完善,目前已經(jīng)具備自行調(diào)整切削進(jìn)給速度、機(jī)床的熱變形補(bǔ)償以及高速度傳遞數(shù)控加工數(shù)據(jù)等功能。

        2 刀具系統(tǒng)

        面向模具型腔的高效數(shù)控加工在刀具系統(tǒng)方面也需要不斷改進(jìn)。在具體選擇加工刀具上需要考慮以下因素:首先,應(yīng)選擇高剛性和耐磨性的刀具材料,確保加工中不易變形或者損壞,這樣才能有效避免在高速切削加工中出現(xiàn)刀口損壞或者其它刀具失效現(xiàn)象發(fā)生,以免降低加工效率和出現(xiàn)加工產(chǎn)品表面質(zhì)量問(wèn)題。同時(shí)在刀具系統(tǒng)管理中,需要針對(duì)刀具系統(tǒng)的有關(guān)切削參數(shù)進(jìn)行針對(duì)性設(shè)置,以確保加工的高精準(zhǔn)度;其次,在不同的切削刀刃的連接處最好采用倒角刀尖,避免熱摩擦過(guò)大而損壞刀具,同時(shí)在實(shí)際操作中,還要結(jié)合具體情況選擇不同類(lèi)型和形狀的加工刀具,這樣才能針對(duì)不同的加工要求來(lái)提高加工精度和加工效率。同時(shí)在實(shí)際加工中還要注意所采用的刀具必須與編程所選擇的刀具參數(shù)一致,防止因?yàn)檎`差影響到模具的加工精度;再次,應(yīng)選擇高精度刀片以及密齒刀。這樣才能發(fā)揮出刀具高速加工的性能,提高材料切除的效率;最后,應(yīng)采用自動(dòng)換刀系統(tǒng)。這樣做是為了自動(dòng)換刀來(lái)壓縮時(shí)間和提高定位的精準(zhǔn)度。

        3 走刀方式

        如何走刀是考驗(yàn)數(shù)控加工水平的重要指標(biāo),也是考驗(yàn)數(shù)控編程人員專(zhuān)業(yè)能力的重要體現(xiàn)。由于走刀直接關(guān)系到數(shù)控加工的效率和質(zhì)量,數(shù)控編程人員必須根據(jù)數(shù)控加工的實(shí)際情況選擇合理的走到方式。如果走刀方式選擇不當(dāng),往往會(huì)耽誤數(shù)控加工的時(shí)間和進(jìn)度,還可能影響到加工質(zhì)量。所以,數(shù)控編程人員往往需要經(jīng)過(guò)精密的思考和計(jì)算,確定最佳的走刀方式,盡可能的節(jié)約時(shí)間、保證質(zhì)量、提高效率。當(dāng)前我國(guó)多數(shù)的數(shù)控編程走刀方式都是采用CAM軟件,對(duì)于模具型腔的粗加工在加工復(fù)雜零件時(shí)大部分時(shí)間都耗費(fèi)在粗加工上,由于存在多種刀位軌跡的生成方法,我們?cè)谶x擇的走刀方式不同所耗費(fèi)的加工時(shí)間即刀位軌跡長(zhǎng)度差別就會(huì)很大。對(duì)于加工質(zhì)量不高的問(wèn)題常常就是因?yàn)樵谧叩斗绞降倪x擇有誤,所以,走刀方式也是衡量數(shù)控加工水平的一個(gè)重要參數(shù),這就對(duì)有關(guān)數(shù)控編程以及技術(shù)人員提出了非常高的要求,需要選擇出最合理的走刀方式并且還要不斷改進(jìn)技術(shù),從而促進(jìn)數(shù)控加工水平的不斷提升。

        4 加工工藝與參數(shù)

        直觀判斷數(shù)控加工能力的強(qiáng)弱很大程度上體現(xiàn)在切削效率上,也就是需要從轉(zhuǎn)速、吃刀量以及進(jìn)給速度等方面來(lái)做文章,通過(guò)提高切削效率來(lái)促進(jìn)數(shù)控加工能力的提升。所以,在數(shù)控加工過(guò)程中,要保證有效的切削用量,發(fā)揮出刀具應(yīng)有的切削性能。除此以外,對(duì)于加工參數(shù)的優(yōu)化,還必須從建立有效的瞬時(shí)切削力模型入手,這就需要技術(shù)人員加大切削實(shí)驗(yàn),盡量保證工藝參數(shù)的實(shí)用性。同時(shí)模具型腔粗加工要去除大量材料,就需要充分考慮曲面形狀、余量、材料硬度以及刀具磨損變化等因素,所以在實(shí)際加工中基本采用的還是保守的切削進(jìn)給速度。

        5 數(shù)控編程的智能化

        模具型腔粗加工通常需要采用多種數(shù)控編程策略。我們上面提到的CAM 系統(tǒng)相對(duì)比較傳統(tǒng)且具有很強(qiáng)的經(jīng)驗(yàn)性,在具體的加工進(jìn)給速度方面缺乏針對(duì)性,在生成的刀具路徑方面缺乏可靠性,同時(shí)刀具壽命的維護(hù)不到位,所以,許多學(xué)者和專(zhuān)家都致力于改進(jìn)和優(yōu)化數(shù)控編制,將模具型腔復(fù)雜曲面數(shù)控加工的重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)編程的智能化上,這也是目前數(shù)控編程的發(fā)展趨勢(shì)。CAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)編程智能化能夠?qū)崿F(xiàn)信息的自動(dòng)化處理,能夠根據(jù)CAD傳遞的幾何信息以及相應(yīng)的工藝系統(tǒng)識(shí)別加工特征,從而根據(jù)特征選擇最佳的加工方式,并且能利用有關(guān)技術(shù)和工具計(jì)算出刀具的大小、加工余量、走刀方式以、切削用量以及優(yōu)化刀具軌跡。

        數(shù)控編程的智能化是實(shí)現(xiàn)模具型腔高效數(shù)控粗加工的關(guān)鍵,也是實(shí)現(xiàn)面向車(chē)間編程的重要前提,更是下一代CAM 系統(tǒng)的突破口。數(shù)據(jù)編程的智能化需要使用者建立自己的用戶(hù)模版,能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立利用和全面操作,從而大大提升了數(shù)控編程的效率。因此,現(xiàn)階段我們要加大科研和實(shí)踐力度,開(kāi)發(fā)出模具型腔粗加工的智能工藝系統(tǒng),結(jié)合材料以及加工余量科學(xué)考慮加工的切削參數(shù),達(dá)到變速切削和高速切削的目標(biāo),建立起包括模具型腔加工幾何模型的切削工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù),促進(jìn)無(wú)干涉刀具路徑的生成,最終實(shí)現(xiàn)面向模具型腔的高效數(shù)控加工。

        參考文獻(xiàn):

        [1]張曉陸.模具高效加工方法與工藝規(guī)程制定[J].模具工業(yè), 2007(09).

        [2]鄧麗萍.簡(jiǎn)述數(shù)控加工的技術(shù)應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品, 2015(23).

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