CN110802264A - 一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，包括以下步骤：A.合理确定设计变量，综合刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素对刀具受力变形的影响确定上述因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系；B.优化刀具路径，采用等高上坡方式连续铣削加工；C.进行模具深腔加工误差分析，确定切削力与刀具的变形情况的对应关系，以预测加工误差并对预测的加工误差进行补偿。本发明通过设计变量的合理确定、刀具路径的优化和深腔加工误差分析来对多轴数控铣削技术进行改进以提高深腔曲面多轴数控加工技术的加工深度和精确度。

Description

一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法
技术领域
本发明涉及一种模具机加工方法，更具体地说，它涉及一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法。
背景技术
模具工业作为高新技术制造产业的重要组成部分，其发展水平已经成为国家制造业现代化水平的重要评价指标。现有的多轴铣削加工技术存在加工精度低的问题，其在五金工具各种产品制造过程中难以满足产品形状复杂，尺寸精度和表面质量要求高等问题。深腔自由曲面广泛应用于汽车以及航空领域等形状复杂的零件模具上，而目前深腔自由曲面主要还是通过多轴数控加工方法加工形成，由于多轴数控加工设备自身仍存在上述问题，因此加工出的带有深腔自由曲面复杂形状的模具的精确度往往有所欠缺，难以满足市场需求。
发明内容
现有的模具深腔曲面多轴数控加工方法受多轴数控加工设备自身问题制约，加工出的产品精确度往往有所欠缺，难以满足市场需求为克服这一缺陷，本发明提供了一种可提高深腔自由曲面模具的加工精度的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法。
本发明的技术方案是：一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，包括以下步骤：
A.合理确定设计变量，综合刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素对刀具受力变形的影响确定上述因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系；
B.优化刀具路径，采用等高上坡方式连续铣削加工；
C.进行模具深腔加工误差分析，确定切削力与刀具的变形情况的对应关系，以预测加工误差并对预测的加工误差进行补偿。
从多轴数控铣削加工过程来看，加工刀具的参数变量涉及到刀具倾角、切削宽度、切削速度等多种因素。如果垂直刀具轴线方向的切削量逐渐变大，设备的切削稳定性会表现出逐渐下降的特点。设备切削稳定性问题的出现，又会引发刀具变形幅度增加。在刀具倾角为40°情况下，刀具变形相对较小，但在30°～40°时，刀具会表现出表面粗糙度最佳的特点，此时需要通过对主轴转速与每齿进给量进行优化设置的方式，对设备的加工目标要求给予满足。在对模具深腔曲面多轴数控洗削加工技术进行分析后，可以通过构建铣削力模型的方式，对顺铣、逆向对平头铣刀和球头刀的影响进行分析，进而让在对相关的铣削厚度模型和铣削力模型进行分析的基础上，将刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素与主轴转速、每齿进给量找出对应关系，以便每次加工可以直接调用参数，节约调试时间，同时也可提高模具深腔曲面加工精度。在型腔加工阶段，如果使用垂直上坡铣削方式，在进刀点位于型腔底部、出刀点位于型腔顶部时，上一刀路的出刀点和当前刀路的进刀点之间会存在空刀问题，空刀时间的增加，会给多轴数控铣削加工的工作效率带来不利影响。如果在型腔加工阶段采用的是等高上坡加工方式，则上一刀路的出发点会成为下一刀路的入刀点，这一加工方式的应用，可以在减少空刀量的基础上，提升数控系统的加工效率。在对加工曲面法线与刀具轴线的受力变形情况进行分析后，发现刀具的径向刚度要远小于轴向刚度，因而在深腔加工的过程中，可以利用切削力获取刀具的变形情况，既是预测加工误差的有效方式，也可以在对预测的加工误差进行补偿的基础上，提高加工的深度。
作为优选，步骤A中，刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系通过实验的方法获取。铣削过程中各参数的关系较复杂，过实验的方法获取相对较为容易。
作为优选，步骤C中，切削力与刀具的变形情况的对应关系通过实验的方法获取。铣削过程中切削力与刀具的变形情况间的对应关系较复杂，过实验的方法获取相对较为容易。
作为优选，进行模具深腔曲面加工时通过顺铣方法提升加工精度。顺铣时切削点的切削速度方向在进给方向上的分量与进给速度方向一致，顺铣方式具有后刀面磨损较小、机床运行平稳等优点，利于提升加工精度。
作为优选，进行模具深腔曲面加工时通过逆铣方法获取理想的表面粗糙度。逆铣时切削点的切削速度方向在进给方向上的分量与进给速度方向相反，根据几何轨迹包络研究和结果分析，逆铣表面粗糙度在精加工环境下要高于顺铣。
作为优选，进行模具深腔曲面加工使用W6Mo5Cr4V2合金钢制成的铣刀。W6Mo5Cr4V2合金钢硬度很高，制成的硬质合金钢铣刀具有较好的抗变形及抗磨损能力。
作为另选，进行模具深腔曲面加工使用W18Cr4V合金钢制成的铣刀。W18Cr4V合金钢硬度也很高，制成的硬质合金钢铣刀也具有较好的抗变形及抗磨损能力。
本发明的有益效果是：
通过设计变量的合理确定、刀具路径的优化和深腔加工误差分析来对多轴数控铣削技术进行改进以提高深腔曲面多轴数控加工技术的加工深度和精确度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，包括以下步骤：
A.合理确定设计变量，综合刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素对刀具受力变形的影响确定上述因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系；
B.优化刀具路径，采用等高上坡方式连续铣削加工；
C.进行模具深腔加工误差分析，确定刀具驱动主轴转速、刀具进给量与刀具的变形情况的对应关系，以预测加工误差并对预测的加工误差进行补偿。
步骤A中，刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系通过实验的方法获取。
步骤C中，驱动主轴转速、刀具进给量与刀具的变形情况的对应关系通过实验的方法获取。
进行模具深腔曲面加工时，使用W6Mo5Cr4V2合金钢制成的铣刀，通过顺铣方法提升加工精度，通过逆铣方法获取理想的表面粗糙度。
实施例2：
进行模具深腔曲面加工使用W18Cr4V合金钢制成的铣刀。其余同实施例1。

Claims (7)

1.一种模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是包括以下步骤：
A.合理确定设计变量，综合刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素对刀具受力变形的影响确定上述因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系；
B.优化刀具路径，采用等高上坡方式连续铣削加工；
C.进行模具深腔加工误差分析，确定刀具驱动主轴转速、刀具进给量与刀具的变形情况的对应关系，以预测加工误差并对预测的加工误差进行补偿。
2.根据权利要求1所述的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是步骤A中，刀具类型、铣削方法、铣削刀具倾角等因素与刀具驱动主轴转速、刀具进给量的对应关系通过实验的方法获取。
3.根据权利要求1所述的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是步骤C中，驱动主轴转速、刀具进给量与刀具的变形情况的对应关系通过实验的方法获取。
4.根据权利要求1所述的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是进行模具深腔曲面加工时通过顺铣方法提升加工精度。
5.根据权利要求1所述的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是进行模具深腔曲面加工时通过逆铣方法获取理想的表面粗糙度。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是进行模具深腔曲面加工使用W6Mo5Cr4V2合金钢制成的铣刀。
7.根据权利要求1或2或3或4或5所述的模具深腔曲面多轴数控加工改进方法，其特征是进行模具深腔曲面加工使用W18Cr4V合金钢制成的铣刀。
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