TECHNOLOGY科技纵横2010.4CHINAEQUIPMENT【摘要】本文介绍了模具型腔数控铣削加工工艺优化。【关键词】模具型腔数控加工工艺优化设计引言模具型腔数控铣削加工工艺流程:粗铣→半精铣→精铣→清角。影响型腔数控铣削工艺方案选择的因素有很多，主要有加工材料、加工方法、加工设备、走刀方式、刀具参数、切削用量、加工精度、加工余量、装夹方式、下刀位置、进退刀方式等等，本文重点就工艺参数优化进行探讨。1.铣削参数与铣削刀具1.1数控加工的铣削参数粗加工为体积加工，从高的生产率考虑，应在保证刀具耐用度的前提下，使材料的去除率最大，而材料的去除率又与吃刀量(切削深、切削宽)、进给速度切削速度等有关。切削用量各要素中，任一要素的增加都会使刀具的耐用度下降，但影响程度不同，影响最大的是切削速度，切削速度稍一提高，刀具寿命就会有明显的降低，其次是进给速度，最小的是吃刀量。为使所选的切削用量使生产率高且对刀具耐用度下降影响最小，一般首先选择尽可能大的吃刀量，其次是确定进给速度，最后根据刀具耐用度确定切削速度。1.2铣削方式铣削方式有顺铣和逆铣两种，顺铣和逆铣相比较，顺铣加工可以提高铣刀耐用度2~3倍，工件的表面粗糙度值较小，尤其在铣削难加工材料时，效果更加明显。但是，采用顺铣，首先要求铣床有消除工作台进给丝杠螺母副间隙的机构，能消除传动间隙，避免工作台窜动，其次，要求毛坯表面没有硬皮，工艺系统有足够的刚度。如果具备以上条件，应优先考虑采用顺铣，否则应采用逆铣。模具型腔铣削一般采用顺铣。1.3数控铣削刀具及选择数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此己逐渐标准化和系列化。在模具型腔的数控加工中，最常用到是立铣刀进行铣削加工。特别是一体式立铣刀和镶片式立铣刀。一体式立铣刀一般为普通高速钢刀具，由于低廉的价格，仍被广泛应用;镶片式立铣刀所镶刀片一般为合金刀片，与一体式刀具相比大大减少了刀具材料的消耗，而且便于更换。2.模具型腔粗铣的工艺优化2.1模具型腔加工特征模具型腔一般由多种多个加工特征组合而成（如图1所示）。加工时，通常是通过特征分解，针对各种特征确定相应的加工方法、选择刀具。图1模具型腔综合了各种典型特征，通过对该型腔特征分解，得到不同加工特征选用的刀具与铣削方式。2.2模具型腔粗铣的工艺优化粗铣工艺优化目标：①提高加工效率；②降低加工成本；③留量均匀，便于半精加工和精加工。2.2.1粗铣加工刀具组合粗加工是体积加工。粗铣采用分层铣削，见图2。采用大直径刀具，可以提高体积切除率，但留给小直径刀具的加工体积大，总的加工时间反而会长。为提高加工效率，应优化刀具组合。国内外很多学者进行了刀具组合优选的研究，在这里我们通过几何分析，提出了一种简单的组合方法。以WALTERY刀具为例，其硬质合金刀具符合1.25尺寸系列，排列：(63，50,40,32,25，20,16,.12,10,8,6,5,4,3.5，3，2.5,2)按此系列组合用刀，以图3为例，假设上一把用刀直径为63，那么剩余体积的最大型腔宽度为63。以直径50的刀铣型腔时，最高切除率的刀具铣削宽度为63。二0.26d，铣平面时为：αe=0.26d。显然，型腔时刀具切削宽度太小。假设保证铣型腔时的铣削宽度约为：e=0.65d，刀具组合系列可为：(63，40,25，16,10,6}4,3，2)。以图3为例，假设保证铣型腔拐角时的铣削宽度约为：e=0.3d，刀具组合系列可为：(63，25，10,6)。2.2.2粗加工的走刀方式利用UGNX多种加工区域图形进行实验，得出以下几点结论：(1)平行走刀方式在区域边界留下的余量往往是不均匀的，希望加工后留下较均匀的余量，通常需要增加围绕边界的环切刀轨。若忽略余量不均匀性，Zig-Zag走刀方式下获得的刀轨是最短的:若考虑余量的不均匀性而增加环切刀轨，则刀轨一般会比Followpart刀轨长。(2)采用平行走刀方式时，当加工区域所有边界长度较大(多岛屿情况)，则围绕边界的环切刀轨对总的加工时间影响比较明显。如果要考虑加工余量的均匀性，加工多岛屿区域时建议采用螺旋走刀方式。(3)采用螺旋走刀方式时，一般来说，Followperipher