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五軸聯(lián)動的高速銑床加工汽車模具

來源:智造網(wǎng)

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關(guān)鍵詞:五軸聯(lián)動 高速銑床 汽車模具

      1 前言

     某廠有一臺Rambudi五軸聯(lián)動的高速銑床,最大裝夾刀具直徑20mm,主軸功率12kw,最大進給10m/min,主軸轉(zhuǎn)速1000到15000r/min,F(xiàn)IDIA系統(tǒng),機床自動減速很好,每當曲率變化急劇時,自動減速,避免了高速時慣性對機床的損害,是比較典型的高速機床。

     雖然高速銑床的轉(zhuǎn)速可以達到15000轉(zhuǎn),但目前只是在準高速上運轉(zhuǎn),加工平緩鑄鐵零件的轉(zhuǎn)速為7000到8000 r/min,進給約6000mm/min,每齒進給0.3-0.4 (mm/齒)左右,使用瓦爾特SΦ20球刀:P3202-D20 刀具材料:WXK15 。根據(jù)瓦爾特提供的《切削參數(shù)》查得該刀具在8000 r/min時已基本達到切削速度的上限。

      2 刀具切削分析

     刀具的切削速度由刀具材料、被切削材料、還有刀具的參數(shù)如:前角、后角等共同決定,一旦選定了刀具,切削速度就確定了,但我們加工模具型面用的是球刀,轉(zhuǎn)速恒定的情況下,刀具各點的線速度不同,刀尖速度為零,刀徑處最大,汽車模具往往是復雜曲面,刀具切切削點隨時在變化,所以切削速度的變化范圍很大,這在很大程度上制約了汽車模具的高速加工。

     目前,在個別企業(yè)高速加工參數(shù)已經(jīng)用到步距0.1mm轉(zhuǎn)速3萬轉(zhuǎn),但對汽車模具來講,高速加工只適合平坦的外板件加工,因為轉(zhuǎn)速越高,刀具的線速度變化范圍越大,而刀具允許的切削速度范圍遠小于這個值。解決這個問題的途徑就是分片加工,將平緩區(qū)域隔離出來單獨加工,為了避免刀具中心線速度為零的缺點,可以適當傾角加工。外板件比如發(fā)動機罩的拉延模,產(chǎn)品部分平緩,可以進行高速加工,工藝補充部分就不適合高速加工,內(nèi)板件幾乎除了壓料面以外找不出平緩面,這里說的平緩面必須要大,如果太小會因分片太多而提刀多,刀具軌跡很短而頻繁拐彎反而不利于高速加工。即便是外板件有些也分不出多少來,比如前圍,外露面較少,平坦區(qū)域也就較少,拉延模凸模能分出來高速加工的區(qū)域不足20%,這20%可以提高效率30%,那么整個凸模提高效率在5%以上,象發(fā)動機罩車門等件還要高些有可以達到20%以上。如果一個零件只能分出一小片來高速加工,對整體而言不一定提高效率。

      3 高速編程注意事項

     3.1 數(shù)模表面質(zhì)量的檢查

     數(shù)模的質(zhì)量對高速加工起著很重要的作用,會直接影響刀軌的光順性,進而影響效率和質(zhì)量。根據(jù)我們以往的經(jīng)驗,在模具型面進行加工前提前進行數(shù)模表面的質(zhì)量分析是非常有必要的。

     (1)分析的主要內(nèi)容:

     產(chǎn)品型面的光順性、裂縫和缺陷、在拉延方向有無負角、工藝補充部分是否倒圓角等,保證實物加工質(zhì)量。

     (2)分析方法:

     1)用斷面曲率梳和高斯半徑進行的產(chǎn)品型面光順性分析,發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)模表面質(zhì)量問題。

     2)通過視圖操作、偏差分析等,檢查數(shù)模是否存在扭曲、重疊、裂縫等缺陷。

     3)加工型面數(shù)模精度的分析,分析數(shù)模在制作時的公差,對表面加工質(zhì)量能造成的影響提前預計。

     4)進入UG加工環(huán)境,對加工的數(shù)模進行驗證,對有異常的面(被加工面顯示虛線方框),提前處理,防止扎刀現(xiàn)象的發(fā)生。要分析仔細,尤其是較小的過渡面、圓角面易發(fā)生問題,這一點很重要,高速加工時一但出現(xiàn)過切等錯誤,可能造成很大的事故。

     3.2 型面分片及接刀原則

     (1)模具型面加工時,采用分塊編程,把平坦和陡峭的面分開,以改善加工工藝性,提高加工效率。如圖1所示,平坦區(qū)域的程序1就可以考慮使用高速加工。

      (2 )走刀方式

     對于外覆蓋件的拉延模,要有足夠的重視,盡量沿車身方向走刀加工,如圖2所示。

     (3 )進刀退刀方式

     在進刀和退刀時采用圓弧切入切出的進退刀方式。為不要留下駐刀痕,提高加工表面光潔度和精度,在程序設(shè)計時,在切入和切出位置附加一段圓弧程序段,使該圓弧段在加工初始切削點處,與初始切削元素相切,這樣刀具以圓弧方式切入工件,保證被加工表面的光潔度,如圖3所示。

     (4)順逆銑的選擇

     型面加工當走刀方式是按固定方向加工時,采用順銑加工。

      4.五軸聯(lián)動功能

     高速銑床有五軸聯(lián)動的功能,但我認為在汽車模具中不是很適合,如果加工比較大而且規(guī)則的零件,用五軸聯(lián)動效果很好,而象葉輪等零件沒有五軸聯(lián)動加工會很困難,但是汽車模具型面比較復雜,不可能始終沿零件法向,因為如果這樣機床擺頭過于嚴重,肯定與模具型面干涉,既然做不到刀具始終用相同的區(qū)域來切削,也就失去了五軸聯(lián)動的意義。還有一個重要的問題,那就是如果用三聯(lián)動,機床的A軸與C軸是靠液壓系統(tǒng)鎖死的,如果用五軸聯(lián)動,機床的A軸與C軸是靠機床自身的驅(qū)動系統(tǒng)控制的,這大大降低了機床的剛性,對保持五軸精度極為不利,并且五軸的插補速度要比三軸低。

     最近,該廠開始加工檢具,這給五軸聯(lián)動很好的用武之地,檢具的材料主要是樹脂,材料軟,避免了五軸聯(lián)動剛性差的缺點。檢具中變角度的輪廓,以及很多斜孔,使用五軸聯(lián)動的程序極大的提高了加工效率,如果沒有五軸聯(lián)動,變刀軸的輪廓是靠球刀以仿型方式加工,有了五軸聯(lián)動可以使用立銑刀以側(cè)刃加工,加工效率差別很大。


    (審核編輯: 智匯小新)

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