陳薇薇

摘要：在使用數(shù)控設(shè)備加工模具不規(guī)則型腔時，在粗加工階段，由于加工工藝規(guī)劃不合理，導(dǎo)致粗加工后產(chǎn)生較多的余料，降低了加工效率，也不利于后續(xù)精加工工序的開展。為此，必須要將數(shù)控模具粗加工與精加工工藝進(jìn)行改進(jìn)，對原有加工工藝流程進(jìn)行細(xì)化，減少粗加工切削余料，增加精加工刀路平整性，提高模具加工效率與品質(zhì)。此外，還需要對切削參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床與刀具的最大性能，改善切削效果。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑削;模具;加工工藝;切削參數(shù)

0 ?引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，數(shù)控銑削加工適用范圍越來越廣泛，在機(jī)械制造行業(yè)中發(fā)揮了巨大的作用，有力的推動了機(jī)械制造行業(yè)向更高層次發(fā)展。數(shù)控加工必須要建立在程序代碼基礎(chǔ)上，科學(xué)合理的數(shù)控程序一方面能夠提高數(shù)控加工精度，完成復(fù)雜、非標(biāo)準(zhǔn)尺寸零部件的加工，另一方面也能夠有效提高數(shù)控機(jī)床加工效率，降低數(shù)控加工過程中刀具與機(jī)床等部件的磨損。在進(jìn)行形狀特別不規(guī)則的零件加工時，必須要利用CAM計算機(jī)輔助軟件進(jìn)行編程。

現(xiàn)階段，為了確保數(shù)控機(jī)床加工的平穩(wěn)性與安全性，在實際加工過程中，往往將數(shù)控機(jī)床切削參數(shù)設(shè)置相對保守，從而不能夠完全發(fā)揮出數(shù)控機(jī)床的使用性能。此外，加工過程還必須要控制振動、變形等不良因素，確保加工完成的零部件符合設(shè)計要求。對于零部件加工過程中形成的振紋、不光滑等問題，需要額外通過人工進(jìn)行打磨，影響了零件加工的整體效率。為此，本文探究了數(shù)控銑削加工中模具加工工藝以及切削參數(shù)改進(jìn)，保證數(shù)控模具加工精度和效率。

1 ?數(shù)控模具銑削加工工藝改進(jìn)

數(shù)控機(jī)床在進(jìn)行高速銑削任務(wù)時，首當(dāng)其沖的就需要確保銑削過程不會產(chǎn)生干涉以及碰撞，在保證這兩點以后，還需要符合以下銑削原則[1-2]：第一，在選取刀具進(jìn)刀方向時，要從切向進(jìn)入，而不能夠從法向進(jìn)入，在初始切削時要降低進(jìn)刀速度，在切削完成以后，也要降低出刀速度。第二，在切削過程中，刀具的運行軌跡要保證連續(xù)且平滑，防止刀具運行突然變化方向，給切削加工帶來不穩(wěn)定因素。第三，整個切削過程要確保進(jìn)給量與切削速度保持平穩(wěn)，盡量避免產(chǎn)生較大的浮動，減少切削刀具的磨損，提高數(shù)控機(jī)床加工精度。第四，在進(jìn)行粗加工時，要盡可能的提高切削速度，提高切削加工效率，而在進(jìn)行精加工時，要重點保證切削精度。

1.1 切削對象與選型

選用如圖1所示的模具型芯為切削對象，外形尺寸為180×120×50mm，材質(zhì)為Q345B，整個加工表面存在多個曲面。加工設(shè)備選擇南通力科生產(chǎn)的GMF3016臥式加工中心，主軸峰值轉(zhuǎn)速為7500r/min，額定功率為12.5kW，最大切削速度為900mm/min。使用的切削刀具為D8以及D10的平面銑刀，R4以及R5的球面銑刀，所有銑刀都是涂層刀具[3]。

1.2 切削加工工藝改進(jìn)

1.2.1 粗加工工藝改進(jìn)

通過CAM數(shù)控編程軟件編寫模具加工數(shù)控程序，在進(jìn)行粗加工工藝時，為了提高切削加工的速度，一般選用直徑較大且強度較高的銑刀，確保在快速切削、較大進(jìn)給量加工狀態(tài)下不會損壞。然而，由于粗加工使用的切削刀具直徑較大，無法加工到零部件轉(zhuǎn)角、邊緣等位置，會在此處留下較多的余料，給后期精加工帶來較大的問題[4]。所以，在結(jié)束粗加工以后，還需要在精加工之前去除掉余料，目前經(jīng)常采用的方法是等高粗加工、邊界加工以及IPW小平面體等。而第一種是現(xiàn)階段最常用的方法，具有程序編寫簡單、加工便捷等優(yōu)勢[5]。

在計算機(jī)仿真軟件中，選取直徑為16mm的銑刀進(jìn)行型腔加工，能夠模擬出實際的余料大小與位置。在加工中心中選擇等高粗加工，使用半徑為4mm的球頭銑刀加工余料，然而這樣的方法無法提高加工效率。本文深入探究問題本質(zhì)，在原有加工方式基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，得到改進(jìn)前后加工工藝對比表，如表1所示。

1.2.2 精加工工藝改進(jìn)

進(jìn)行精加工的最終目的是確保工件的外形尺寸以及表面粗糙度等形位公差與位置工程達(dá)到圖紙要求。

在進(jìn)行精加工工序程序編寫時，要根據(jù)每一次加工位置的具體特征設(shè)置相應(yīng)的程序，選取適宜的加工方式、切削刀具以及工藝參數(shù)等，之后將每一個部分的加工方式聯(lián)系起來，形成一個完整的加工流程，更好的改進(jìn)和選擇切削刀具[6]。在實際精加工編程中，總體來說數(shù)控程序較為簡單，但是由于每處加工特征不相同，所以造成刀路不整齊，如圖2（a）所示。為了改進(jìn)這樣的問題，將以往的加工工序進(jìn)行細(xì)化，使得編程較為困難，程序數(shù)量增加，但是刀路平整，可以獲得更好的加工品質(zhì)，如圖2（b）所示。

2 ?基于數(shù)控銑削加工的模具加工切削參數(shù)改進(jìn)

在進(jìn)行模具型腔粗加工時，為了能夠在最短的時間內(nèi)完成加工任務(wù)，需要采取較大直徑的切削刀具、盡可能大的切削速度以及進(jìn)給量。根據(jù)直徑16銑削刀具使用參數(shù)可知，可以達(dá)到的切削速度為235-380m/min，進(jìn)給量為0.15-0.40mm/z，為了減少加工時間，在進(jìn)行粗加工時，采用刀具的最大切削速度以及進(jìn)給量進(jìn)行加工，另外，為了降低粗加工中的余料量，選取刀具直徑為12mm。通過計算可以得知，實際的材料去除率為12550（mm3/min），而機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)的最大材料去除率為78540（mm3/min），由此可見，實際加工過程中考慮加工穩(wěn)定性與安全性，加工效率較低，依舊存在非常大的提升空間。在進(jìn)行切削參數(shù)優(yōu)化時，可以增加切削速度以及進(jìn)給量來提高模具數(shù)控加工效率。

3 ?結(jié)語

隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械行業(yè)加工能力的要求越來越高，不僅要保證機(jī)械加工能夠具有較高的效率，同時還要保證機(jī)械加工品質(zhì)。在進(jìn)行模具型腔加工時，要根據(jù)具體加工尺寸與形狀類型，選取適宜的加工工藝與切削參數(shù)，在提高效率的同時保證加工品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]高興，李勇，鐘昊，岳全，李朝將.回轉(zhuǎn)對稱微結(jié)構(gòu)光學(xué)模具的超精密切削B軸旋轉(zhuǎn)加工工藝[J].清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，57（02）：120-127.

[2]代福增.基于PowerMILL的汽車覆蓋件模具數(shù)控加工工藝模板開發(fā)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2017（05）：46-50.

[3]李青祝，夏建生，竇沙沙，楊子潤.基于正交法的模具鋼的優(yōu)化高速切削參數(shù)的實驗研究[J].制造業(yè)自動化，2012，34（21）：30-32，46.

[4]蔡英，姜思佳.基于CAD/CAM的顯示器前面板注塑模具設(shè)計與數(shù)控加工[J].塑料工業(yè)，2018，46（12）：80-85.

[5]劉獻(xiàn)禮，姜彥翠，吳石，李茂月，岳彩旭，陳濤.汽車覆蓋件用淬硬鋼模具銑削加工的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程學(xué)報，2016，52（17）：35-49，57.

[6]蔡厚道.基于UG和Moldflow的塑料外殼注塑模具設(shè)計與數(shù)控加工[J].塑料，2015，44（06）：89-92.

[7]朱佳順.家用空調(diào)外機(jī)軸流風(fēng)輪產(chǎn)品優(yōu)化及模具冷卻設(shè)計和模具料位加工工藝方法[J].家電科技，2017（12）：74-77.