五軸高速加工中心在汽車覆蓋件模中的應用

發(fā)布日期:2014-05-08    蘭生客服中心    瀏覽:6937

  高速切削理論隨著數(shù)控加工設備及高轉速加工刀具技術的發(fā)展而日益被人們所接受;高速切削是一個綜合的概念,它涉及到很多不同的技術領域,它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的加工理念發(fā)生了根本性的變化。面對如此全新的加工技術,如何有效地運用它,對汽車模具制造工藝來說是一個新的挑戰(zhàn)。

  一、汽車覆蓋件模具有著自身的制造特點,主要表現(xiàn)在:

  模具的工作部分形狀均為非數(shù)學曲面構成,其表面要求圓滑、光順無波紋、棱線清晰,由于一個汽車覆蓋件零件通常需要數(shù)副模具才能完成,且各工作型面都要符合于同一個數(shù)學模型,因此,其表面粗糙度、形狀精度要求都很高,在斜楔類模具中有多個不同的沖切方向,這就要求制造設備具有任意旋轉角度的功能

  二、高速銑削設備的性能

  我公司五軸高速銑設備的主要工藝性能:主軸最高轉速18000r/min,主軸最快進給速度25m/min,A軸旋轉角度±110度,C軸旋轉角度±360度,軸向和徑向切深≤0.3 mm,安裝刀具長度不得大于300mm,重量不得超過5公斤,可五軸連動

  高速銑削特點:由于轉速高、進給快、切削量少,因而切削力小、切削溫度低、刀具撓變小,可以獲得很高的加工表面光潔度,加工效率高;但要求切削載荷均勻。

  三、高速銑削工藝的設計

  汽車覆蓋件模具零件的加工主要以型面為主,按加工目的不同分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。

  1、粗加工

  以單位時間內材料的最大切除量為目標,表面質量和形狀精度要求不高。由于工件大多以鑄件為主,其加工表層硬點多且不均勻,公司高速銑設備少,粗加工我們采用強力銑數(shù)控設備,刀具選擇 Φ63R8環(huán)形銑刀進行等高切削。

  2、半精加工

  消除粗加工留下的誤差,形狀達到一定的精度,使精加工余量更為均勻,為高速精加工做好準備。由于粗加工后留下的余量是一種鋸齒形,特別是轉角處的余量更大,所以仍使用常規(guī)數(shù)控設備,選擇Φ30球頭銑刀進行半精加工。其工藝方法是:先用小直徑球頭銑刀將轉角處的余量清均勻,再 用Φ30球頭銑刀對大型面進行組合加工。

  3、精加工

  去除半精加工余量,使型面精度達到技術要求。精加工采用高速銑削設備,選擇Φ20球頭銑刀進行平行線切削方式,以獲得高質量的工作表面,減少鉗工的研配量。

  精加工中三軸聯(lián)動銑削與五軸聯(lián)動銑削的選擇:由于曲面加工是一種點接觸銑削方式,而模具型面曲率變化大,在使用球頭銑刀進行三軸聯(lián)動銑削時,刀具與工件的接觸點是隨著曲率的變化而變化的,刀尖點切削速度為零,切削力最小,該點參加切削會使加工 表面質量下降,刀刃磨損加劇,同時會使機床主軸Z向受力加重。刀具徑向點切削速度最大,其切削力最大,該點參加切削同樣會加快該處的刀刃磨損。(圖為三軸連動切削過程中刀片的失效形式)也就是說,整個切削過程中切削力是在不斷變化的,刀具直徑越大切削力變化大。因此,應盡量選擇小直徑球頭刀具,以減少切削力的變化。但對于陡壁加工,直徑小、刀桿長則不利于高速加工。

  與三軸連動銑削相比,五軸聯(lián)動銑削具有一定的優(yōu)勢。它可通過兩根旋轉軸的運動,始終保持刀具軸線與工件表面成一定(或一定范圍的)角度,避開最大切削速度點和切削速度為零點,使切削力保持一定的穩(wěn)定,陡壁的加工也不必加長刀桿,對于模具上有多個不同的沖切方向的輪廓面和孔,采用五軸聯(lián)動銑削還可簡化加工過程,減少對刀找正等輔助時間。但五軸聯(lián)動設備的主軸過大,夾持的刀具直徑小而短,加工中可能會與工件發(fā)生干涉,這就限制了它的旋轉角度,對于窄而深的波谷、深腔等零件難于加工。

  因此,五軸聯(lián)動銑削方式在汽車外覆蓋件模具制造中,目前主要運用于型面比較平坦、曲率小且變化不大的模具零件,如汽車外覆蓋件模具等。但汽車外覆蓋件零件型面復雜、曲率變化大的較多。

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