彭森榮
摘要:企業(yè)在模具的生產(chǎn)中需要有較高的效率才能在變化的市場(chǎng)中處于領(lǐng)先的地位,本文通過(guò)使用企業(yè)的高速機(jī)床,改進(jìn)加工工藝,改進(jìn)切削參數(shù),結(jié)合PowerMill“點(diǎn)分布”功能的使用,減少了模具的加工時(shí)間,提升了表面質(zhì)量,保證生產(chǎn)出高質(zhì)量的零件和模具。
關(guān)鍵詞:高速加工機(jī)床 工藝編制 點(diǎn)分布
一套塑料模具的生產(chǎn)流程包含圖紙繪制,購(gòu)買(mǎi)原材料,開(kāi)孔, 數(shù)控機(jī)床粗加工,材料熱處理,磨床加工, 數(shù)控機(jī)床半精加工與精加工,線切割,電火花加工,機(jī)械或化學(xué)拋光,模具裝配,塑料試模等步驟, 在這個(gè)過(guò)程,每個(gè)內(nèi)容的工作時(shí)長(zhǎng)對(duì)模具的加工都有較大的影響。 在與東莞志盛塑膠制品有限公司進(jìn)行校企合作時(shí),通過(guò)使用高速機(jī)床結(jié)合使用 PowerMill“點(diǎn)分布”功能的設(shè)置,獲得較高的表面質(zhì)量和加工效率[1],優(yōu)化切削參數(shù), 提高了模具零件的表面光潔度,獲得近乎于免拋光的表面質(zhì)量,縮短了 CNC及拋光的時(shí)間,提升了模具生產(chǎn)的效率。
東莞志盛塑膠制品有限公司在加工此套模具時(shí)原使用的是KPM永進(jìn)機(jī),機(jī)床主轉(zhuǎn)速可持續(xù)工作8000rpm(主軸轉(zhuǎn)速 45rpm-10000rpm),取得如圖1的加工表面質(zhì)量。
通過(guò)檢測(cè),發(fā)現(xiàn)模具的加工及表面質(zhì)量存在以下問(wèn)題:1、加工時(shí)間較長(zhǎng),用時(shí)約40分鐘,主要原因是換刀速度較慢,切削深度較低,編程的刀路有較多提刀,進(jìn)給速度不恒定;2、表面質(zhì)量不高,后期拋光需要更多的時(shí)間。
在與工程師的研究討論后,針對(duì)以上存在的問(wèn)題,主要采取以下措施進(jìn)行改進(jìn)。
1、更換加工的機(jī)床為KPM永進(jìn)高速機(jī),機(jī)床主轉(zhuǎn)速可持續(xù)工作16000rpm(主軸轉(zhuǎn)速 45rpm-20000rpm),重新進(jìn)行工藝編制,并使用改進(jìn)后的加工參數(shù)。
2、應(yīng)用PowerMill的“點(diǎn)分布”功能對(duì)刀路進(jìn)行改進(jìn)。
(1)“點(diǎn)分布”路徑的設(shè)置比較
所有的紅色點(diǎn)都是編程時(shí)NC程序代碼的XYZ方向的關(guān)鍵點(diǎn),有了這么多均勻分布的點(diǎn),加工才可以更均勻,那么進(jìn)給速度可以按照我們?cè)O(shè)定的值進(jìn)行加工,這樣能減少刀具進(jìn)刀發(fā)生一時(shí)快一時(shí)慢的情況,減少波動(dòng)的F值,最后才能得到較好的加工表面和加工速度較少的損失。
(2)默認(rèn)設(shè)置公差系數(shù)的參數(shù)選擇0.5,當(dāng)前刀具路徑公差參數(shù)選擇0.01,計(jì)算的誤差結(jié)果是0.5×0.01=0.005,這樣就可以使刀具路徑的誤差值在可控的范圍之內(nèi)。
(3)設(shè)置點(diǎn)分布距離的值,設(shè)置最大距離的值為0.25,編程路徑中連續(xù)點(diǎn)之間的最大距離。上述選項(xiàng)輸出類(lèi)型為“修圓”,則不激活參數(shù),如圖5-2所示。
(4)輸出類(lèi)型的選擇
1)公差并保留圓?。核{(lán)色點(diǎn)為圓弧中心,可以編程刀具路徑那些不要的控制點(diǎn)并保留公差的計(jì)算精度。
2)公差并替換圓?。哼@個(gè)選項(xiàng)與上一個(gè)選項(xiàng)類(lèi)似,不同的地方是所有的圓弧用直線段的方式靠近。
通過(guò)比對(duì),在保持相同的約束下,要保證相同的精度,公差并保留圓弧更加好,但是看后處理到底支持哪一種的情況,本次加工選擇后者公差并保留圓弧。
3)重新分布
重新分布能允許編程者控制軟件自動(dòng)插入新的控制點(diǎn)。如果公差精度不達(dá)標(biāo),則需要在兩個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間插入額外的控制點(diǎn)以提升公差。利用最大點(diǎn)分離距離選項(xiàng)時(shí)特別有效。重新分布會(huì)增加編程路徑的演算時(shí)間,相應(yīng)的減少現(xiàn)場(chǎng)加工的時(shí)間。機(jī)床控制系統(tǒng)能夠迅速處理大量增加的中間點(diǎn)時(shí)才適合使用。對(duì)比兩個(gè)位置的刀具路徑,重新分布在是保留了圓弧選項(xiàng)的,在高速機(jī)床匹配的情況下能提升加工效率。
4)修圓
在任意刀具路徑的地方插入可能銜接的圓弧。這個(gè)參數(shù)特別適合能處理圓弧插補(bǔ)的數(shù)控機(jī)床,但是僅能用與三軸刀具編程路徑。公差系數(shù)的選擇定義被移除點(diǎn)的個(gè)數(shù)。數(shù)值的選擇必須在0到1的區(qū)間。0為編程路徑中數(shù)量最少的點(diǎn)被刪除;1表示在保持精度的基礎(chǔ)上最大數(shù)量的移除編程路徑中的控制點(diǎn),這種情況下刀具路徑中的點(diǎn)數(shù)量最少。
5)網(wǎng)格
該參數(shù)指定了三角形網(wǎng)格的加工參數(shù)。系數(shù)選擇越小,精度就更高,模擬的形狀也貼近實(shí)際形狀。但計(jì)算編程路徑的時(shí)間也加長(zhǎng),加工精度能提升。
需要注意的是:限制最大長(zhǎng)度會(huì)使面片數(shù)量加多,軟件模型也更加接近實(shí)際加工模型,加工時(shí)間相應(yīng)的增加。當(dāng)影響加工精度的時(shí)候要勾選這個(gè)參數(shù)。在加工圓弧曲率比較小的零件時(shí),要限制長(zhǎng)度的尺寸,確保加工質(zhì)量合格。
為了保證加工的平順性,要設(shè)置點(diǎn)分離角的參數(shù),保證刀具編程路徑的最大角度變化不超過(guò)16°。
當(dāng)?shù)毒呒庸そ咏鴺?biāo)轉(zhuǎn)換位置時(shí),角度的微小變化都會(huì)導(dǎo)致方位的改變,設(shè)置最大分離角度能有效的減少這種改變,設(shè)置一個(gè)合理的角度,插入更多的控制點(diǎn)能較少機(jī)床的提刀和停機(jī),通過(guò)試加工,本套模具適合的最大分離角度參數(shù)為10°。建議值:在滿足公差的情況下﹐公差系數(shù)=0.1~0.3,網(wǎng)格系數(shù)=0.001~0.005[2]。
通過(guò)機(jī)床的重新配置、切削參數(shù)的調(diào)整,以及使用PowerMill的“點(diǎn)分布”功能,取得如圖2的加工質(zhì)量,加工時(shí)間減少了約40%,對(duì)整體的加工效率有了較大的提升。
合理的利用高速機(jī)床的加工能力,設(shè)置點(diǎn)分布的合理位置,得到幾乎與免拋光的的表面質(zhì)量,可以較大的改善模具表面粗糙度,能保證模具上機(jī)過(guò)程中快速脫模,提高生產(chǎn)效率,增加生產(chǎn)量。最終提高員工生產(chǎn)效率,滿足企業(yè)生產(chǎn)的需求,不僅能讓產(chǎn)品質(zhì)量得到保障,還能節(jié)省大量的人力、物力、財(cái)力,從而提高生產(chǎn)效率,節(jié)約生產(chǎn)成本,生產(chǎn)出更多高品質(zhì)的產(chǎn)品。
參考文獻(xiàn):
[1] 利用PowerMILL“點(diǎn)分布”功能實(shí)現(xiàn)工件的“免拋光”[J]. 王振江. CAD/CAM與制造業(yè)信息化. 2011(12)
[2] 淺談Powermill“點(diǎn)分布”在編程中的應(yīng)用 [J].馮一鋒.模具技術(shù). 2014,(02)