典型吹塑模具型腔高速加工工藝分析及編程
隨著三維造型軟件的不斷提高。模具設(shè)計(jì)、制造過(guò)程中,異型曲面的設(shè)計(jì)日趨增加,自由曲面應(yīng)用也是日漸增加。加工制造過(guò)程中對(duì)形狀及尺寸精度的要求越來(lái)越高,供貨期限越來(lái)越短。這就對(duì)加工過(guò)程有了更高的要求,高速數(shù)控加工技術(shù)對(duì)以往的加工工藝有了較大的影響。逐步改變了以往的加工工藝流程。高速加工中心可以加工熱處理后的模具鋼,這樣就可以有效減少加工過(guò)程時(shí)間,降低加工成本,提高加工生產(chǎn)效率。下面通過(guò)實(shí)例對(duì)典型吹塑模具型腔的數(shù)控加工工藝進(jìn)行分析。
1 模具型腔工藝性分析
1.1 結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)產(chǎn)品的造型,設(shè)計(jì)出來(lái)的型腔,型腔面由多個(gè)曲面組成,而且表面粗糙度要求較高。型面中部旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)進(jìn)行分度后采用局部區(qū)域加工。
1.2 材料分析
型腔材料為鍛造鋁合金。但鋁合金存在剛性強(qiáng)度低,韌性高及延展性強(qiáng)等切削性能,剛性強(qiáng)度低為保證切削效率所用的刀具前角小,刀具比較鋒利切削轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給速度快。但韌性高則會(huì)給高速切削帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題:一是在高速切削狀態(tài)下容易導(dǎo)致粘結(jié)的現(xiàn)象; 二是由于鋁材具有高度的延展性,它有可能會(huì)形成條狀紋。 因此,加工鋁合金時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面:
(1) 刀具材料及合理幾何參數(shù)選擇。 加工鋁合金的刀具材料可選用W8Cr4V高速鋼和YG8、YG6、YG8N等硬質(zhì)合金,YG6宜用于余量均勻條件下的連續(xù)加工和半精加工。
(2)切削用量,于鋁合金的強(qiáng)度和硬度比較低,且導(dǎo)熱性好,因此可以獲得較高的進(jìn)給速度,適于進(jìn)行高速加工。
(3) 冷卻潤(rùn)滑,用硬質(zhì)合金刀具粗加工鋁合金時(shí),因吃刀量少,進(jìn)給速度高,切削熱主要集中在廢鋁屑上,一般可不用冷卻潤(rùn)滑,而用高壓空氣冷卻將高溫碎屑吹走。
1.3 擬定工藝方案
對(duì)復(fù)雜型腔模具制造工藝應(yīng)根據(jù)型腔形狀、尺寸、技術(shù)要求并結(jié)合本單位設(shè)備情況等具體條件來(lái)進(jìn)行制定。該飲料瓶吹塑模具型腔可考慮以下的加工方案來(lái)進(jìn)行制造。
利用在高速加工中心,該型腔的銑削加工分四大步,先采用實(shí)體挖槽對(duì)其進(jìn)行粗加工,然后采用曲面銑削進(jìn)行半精加工和精加工,針對(duì)其型面中部旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)進(jìn)行分度后采用局部區(qū)域加工。編程坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)在型腔軸線的瓶底處。
2 高速銑削的加工的編程
2.1 粗加工的高速銑削編程
選用用Ф20R0.5銑刀,下刀方式,采用斜線下刀,可以改善進(jìn)刀時(shí)的切削狀態(tài),保持較高的進(jìn)刀速度和較低的切削負(fù)荷,其參數(shù)設(shè)置如圖2所示。
選擇曲面粗加工方法中的constant(平行環(huán)繞并清角)從外徑內(nèi)走刀方式,銑削方向?yàn)轫樸?,第一刀背吃刀?.5mm,刀路重疊50%,參數(shù)設(shè)置如圖3所示,轉(zhuǎn)速為15000 r/min,進(jìn)給速度5000mm/mim,粗加工和半精加工時(shí)將擬合誤差值,設(shè)為0.5,太小加工速度會(huì)減慢,加工時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。
2.2 半精加工的高速銑削編程
由于MasterCAM沒(méi)有半精加工設(shè)置,因此,選擇的是曲面精加工的Paraiiel命令。選用Ø12球頭銑刀。因粗加工采用Ø20刀具型腔底面留有較大的余量。為了改善切削狀況,保持較高的速度和較低的切削負(fù)荷,以避免產(chǎn)生縱向刀紋。對(duì)于瓶口部分圓弧較小,在添加一把Ø8球刀進(jìn)行加工,以獲得整個(gè)型腔表面精加工的均勻預(yù)留量。最后選用Ø6球刀半精加工,轉(zhuǎn)速24000r/min,進(jìn)給速度3500mm/min。在生成加工刀具運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí),考慮加工效率等因素,故應(yīng)選擇往Zigzag走刀方式,設(shè)置切削間距為0.35mm,雙向切削預(yù)留0.1mm余量,切削角度設(shè)置為45°其參數(shù)設(shè)置如圖4所示,選軸向?yàn)榍邢鞣较颉?/p>
2.3 精加工刀具路徑編程
精加工的刀具路徑軌跡選擇在型腔底端的圓弧的法線方向?yàn)榍邢鬟M(jìn)刀及加工進(jìn)給方向,生成的刀具路徑比較均勻,以便后期拋光的時(shí)候不會(huì)有明顯的刀具切削痕跡。為了在加工后達(dá)到表面粗糙度的要求,盡量采用Ø6的球頭銑刀,并結(jié)合刀具路徑交叉重疊的方法進(jìn)行精加工。目的是半精加工時(shí)刀具切削路徑角度為繞中軸線45°進(jìn)行加工,因此精加工的工序是刀具路徑沿著型腔X軸的徑向進(jìn)行加工,可達(dá)到最好去除表面凸點(diǎn)的效果。具體參數(shù)設(shè)置為轉(zhuǎn)速24000r/min,進(jìn)給速度為2500mm/min。 一般擬合誤差應(yīng)為加工零件的1/5~1/10,而本零件的誤差一般是在0.05的數(shù)量級(jí),因此數(shù)控編程中的擬合誤差應(yīng)控制在0.005左右,所以必須在精加工自動(dòng)編程中利用下面的圖5對(duì)話框進(jìn)行擬合誤差的設(shè)置。
2.4 精加工的區(qū)域加工編程
由于此型面屬于軸類轉(zhuǎn)軸面,型腔內(nèi)兩側(cè)面矩形凸臺(tái)加工留有欠切,旋轉(zhuǎn)60°后采用區(qū)域加工,加工范圍為矩形凸臺(tái)的四周倒角與角臺(tái)上方的半圓形凸起部分。由于旋轉(zhuǎn)后工件單側(cè)升高了,為了不發(fā)生撞刀采用了加長(zhǎng)刀具。為了改善表面質(zhì)量以及表面刀紋的一致性,四個(gè)倒角面采用先加工兩個(gè)長(zhǎng)側(cè)面,再加工兩個(gè)端面。這樣,可以有效的避免加工到凸臺(tái)時(shí)頻繁抬刀動(dòng)作,節(jié)約輔助時(shí)間,提高效率,具體參數(shù)設(shè)置跟精加工時(shí)一樣,區(qū)域加工刀具路徑圖6顯示效果圖。
3 總結(jié)
本文應(yīng)用了MasterCAM數(shù)控加工編程軟件結(jié)合典型型腔體進(jìn)行數(shù)控加工程序程的編制,結(jié)合有效的高速數(shù)控加工工藝應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中,有效提高數(shù)控生產(chǎn)加工效率及加工成品質(zhì)量,盡量縮短裝刀長(zhǎng)度,以減少刀具振動(dòng),延長(zhǎng)刀具壽命,提高加工精度。
本文來(lái)源:《企業(yè)科技與發(fā)展》:http://m.12-baidu.cn/w/qk/21223.html
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