CN113275837B - 一种柔性压料装置的数控加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种柔性压料装置的数控加工方法，包括金属基座实体加工，金属基座浇铸面加工，柔性材料型面粗加工及精加工。本发明金属基座柔性材料浇铸面通过本数控方法实现一定的表面粗糙度、一定形状的加工残留保证粘接强度；浇铸面上螺钉孔为法向设计，通过二次开发设计，将带小数点角度的孔圆整到整数度，以适应数控设备能力需求；基座与具有弹性的柔性材料粘合后，根据柔性材料特有切削性能和粘合强度特性，通过本数控方法实现快速稳定的粗加工，用自动加工精加工程序保证柔性材料型面表面实现可靠的高加工精度和表面质量。

Description

一种柔性压料装置的数控加工方法

技术领域

本发明属于压料板加工技术领域，具体涉及一种柔性压料装置的数控加工方法。

背景技术

金属压料方式为现阶段模具压料的主流方式，目前，国内模具厂家普遍采用研配的方式来保证压料板对制件着色、尺寸及面品的影响。

但是，通过后续现场加工及柔性压料装置调试使用过程中逐步发现柔性压料材料与金属基座的粘接强度，型面表面质量和数控现场加工效率和失误的方面问题无法解决。

并且，目前针对金属压料板的加工存在以下问题：

1、金属基座浇铸面上螺钉孔无法圆整到整数度，多数机床只能整数度摆角；

2、柔性材料型面粗加工粘接局部量大且粘接强度差的狭窄端头处易脱落；

3、精加工表面质量和精度与实现减少研配或少量研配的目标存在一定的差距。

发明内容

本发明提供了一种柔性压料装置的数控加工方法，以解决金属基座浇铸面上螺钉无法满足加工需求，基座与具有弹性的柔性材料粘接强度、型面加工质量无法保证的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种柔性压料装置的数控加工方法，包括以下步骤：

A、金属基座和浇铸面1粗加工：

A1、采用金属压料板加工方式进行金属基座背面和正面的2D结构加工，其中，浇铸面1采用模型区域清除粗加工策略；

A2、通过二次开发工具配合机床加工螺钉孔2底孔的方式，将螺钉孔2角度批量圆整到整数度；

A3、金属基座浇铸面的加工：

A31、采用3D型面平行或三维偏置加工策略，选用刀具并设置加工参数，使浇铸面1表面加工后保留剖面为间距5mm、深度约0.21mm的波峰波谷式加工残留和一定的表面粗糙度；

A32、加工残留的峰谷走向与浇铸面1的长方向平行，最大限度保证柔性压料在在窄方向的抗剪强度；

B、树脂浇注工作完成后柔性材料型面粗加工：

根据浇口和普通位置加工余量的不同以及狭窄面端头位置与中间位置粘接抗剪强度的差异，将不同的分层方式相结合，应用检测毛坯余量数据，选用刀具并设置加工参数进行分层粗加工，使工件在切削时受力均匀可控，避免狭窄面端头位置粘接局部断裂脱落；

C、柔性材料型面精加工：

选择刀具，采用平行或三维偏置加工策略，设置加工参数，在加工数模特征凸R凹R处分区设置，防过切面进行分割计算，植入机床指令，实现机床加工时自动换头换刀测刀，进行柔性材料型面精加工。

进一步地，步骤A2，二次开发工具，具备以下功能：能批量将圆孔与曲面相交成的曲线通过拟合计算恢复为圆；能将任意角度的圆按指定坐标系批量按四舍五入圆整到整数度输出为特定格式的数表；能保证平缓光顺曲面与法向孔交线拟合计算结果为圆的孔位公差0.1mm以内，直径公差0.1mm以内，角度公差1度以内。

进一步地，步骤A1，粗加工选用D40球头刀或D50刀盘留量1mm进行。

进一步地，步骤A31，刀具选用D30半精球头铣刀，加工参数为：转速S4000～6000、进给F4000～6000、步距5mm、计算公差0.02mm。

进一步地，步骤B，分层方式包括模型区域清除策略、平行策略拷贝分层和三维偏置策略拷贝分层。

进一步地，步骤B，刀具选用D30半精球头铣刀，加工参数为：转速S3000～4000、进给F3000～4000、步距5mm、层深1mm、计算公差0.02～0.2mm。

进一步地，步骤C，刀具选用适合加工硬度不高于HRC50金属材料的D30精加工球头刀。

进一步地，步骤C，加工参数为：转速S6000、进给F6000、步距0.5mm、计算公差0.005mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明金属基座柔性材料浇铸面通过本数控方法实现一定的表面粗糙度、一定形状的加工残留保证粘接强度；浇铸面上螺钉孔为法向设计，通过二次开发设计，将带小数点角度的孔圆整到整数度，以适应数控设备能力需求；基座与具有弹性的柔性材料粘合后，根据柔性材料特有切削性能和粘合强度特性，通过本数控方法实现快速稳定的粗加工，用自动加工精加工程序保证柔性材料型面表面实现可靠的高加工精度和表面质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为金属基座实体得结构示意图；

图2为图1的局部放大图；

图3为金属基座浇铸面加工残留剖面图；

图4为柔性材料型面加工示意图；

图5a-图5c为金属基座浇铸面加工残留俯视图。

图中，1.浇铸面2.螺钉孔3.精加工自动加工4.精加工分区5.精加工特定刀具选用6.粗加工浇口和端头防脱落。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1-图5所示，本发明柔性压料装置的数控加工方法，包括以下步骤：

金属基座实体加工：沿用金属压料板编程方法粗加工，设计时考虑粘接强度需求浇铸面1上分布有法向螺钉孔2，角度非整数度，普通数控铣设备万能头摆角分度为1度，通过软件二次开发实现编程时将螺钉孔角度批量圆整到整数度。

金属基座浇铸面1的加工，通过一定编程参数控制和刀具选择，使浇铸面表面加工后剖面为波峰波谷式加工残留和适当的表面粗糙度，并通过一定的编程策略使加工残留的峰谷走向与浇铸面的长方向平行，最大限度保证柔性压料在在窄方向的抗剪强度，保证粘接牢固性和耐用性。

如图4所示，柔性材料型面粗加工根据浇口和普通位置加工余量的不同和狭窄面端头位置与中间位置粘接抗剪强度的差异，通过不同的编程策略结合，实现分层加工，提高效率，避免粘接局部脱落加工失误。精加工针对浇铸柔性材料区别于金属材料的特有切削加工性能进行分析，通过一定的刀具选用，通过编程分区技术，自动加工编程技术，保证柔性材料型面表面实现可靠的高加工精度和表面质量，使柔性压料型面与传统金属压料型面相比实现减少研配或少量研配。

本发明适用于金属基座柔性材料浇铸面，包括浇铸面1上螺钉孔的加工，使柔性材料与金属基座的粘合，固化强度保证压料使用需求；本方法专门针对浇铸柔性材料，如刚性不足，吃刀量大易积累应力，狭窄处粘接承受较大切向力时强度不足，粗加工，使压料型面毛坯上浇口快速去除，高效粗加工同时保证柔性材料与金属基座粘合不被加工切削力破坏；专门针对具有弹性的柔性材料型面精加工，提高加工精度和表面质量，使压料型面减少研配或少量研配；涵盖加工柔性压料功能的冷冲压模具压料板全过程，包括浇铸面上螺钉孔编程开发与型面分区加工、自动加工。

实施例

本发明柔性压料装置的数控加工方法，包括以下步骤：

A、金属基座结构和浇铸面1粗加工：

A1、采用金属压料板编程的方式进行背面正面2D结构加工，浇铸面1用模型区域清除策略，选用D40球头刀或D50刀盘留量1mm的粗加工。

A2、通过CATIA软件二次开发配合机床内置宏程序加工螺钉孔底孔的方式，将螺钉孔2角度批量圆整到整数度输出特定格式的数表，对接机床内置宏程序，实现不同角度螺钉孔2底孔的程序化加工。

二次开发工具具备以下功能：

A21、能批量将圆孔与曲面相交成的曲线通过拟合计算恢复为圆。

A22、能将任意角度的圆按指定坐标系批量按四舍五入圆整到整数度输出为特定格式的数表。

A23、平缓光顺曲面与法向孔交线拟合计算结果为圆的孔位公差0.1mm以内，直径公差0.1mm以内，角度公差1度以内。

此外，机床内部有按机床指令手工编制的内置宏程序与本工具输出的数表对接，实现同一直径不同角度螺钉孔2底孔的程序化加工。

A3、金属基座浇铸面的加工：

A31、采用3D型面平行或三维偏置加工策略编程的方式，根据试验反馈，保证粘接强度需求，选用D30半精球头铣刀、转速S4000～6000、进给F4000～6000、步距5mm、计算公差0.02mm加工参数，使浇铸面表面加工后保留剖面为间距5mm、深度约0.21mm的波峰波谷式加工残留和表面粗糙度(图2)；适当的表面粗糙度有利于胶液附着。

A32、加工残留的峰谷走向与浇铸面的长方向平行，最大限度保证柔性压料在在窄方向的抗剪强度(图5a-图5c)。图5a，单向残留适用于窄向大于100mm浇铸面。图5b，双向交叉残留适用于较为规则的网格形浇铸面。图5c，环绕残留适用于所有形状浇铸面，对于提高狭窄端头处易脱落处的粘接强度最有利，是应用最多的加工残留优选方案。图5c中，狭窄端头处粘接强度差，沿箭头方向受力易脱落，环绕残留可保证其延伸方向始终与浇铸面窄方向垂直，从而提高粘接强度。

B、树脂浇注工作完成后柔性材料型面粗加工：根据浇口和普通位置加工余量的不同和狭窄面端头位置与中间位置粘接抗剪强度的差异，通过不同的分层编程方式结合，即模型区域清除策略、平行策略拷贝分层和三维偏置策略拷贝分层应用检测毛坯余量数据，选用D30半精球头铣刀，转速S3000～4000、进给F3000～4000、步距5mm、层深1mm、计算公差0.02～0.2mm加工参数进行分层粗加工，使工件在切削时受力均匀可控，避免狭窄面端头位置粘接局部断裂脱落。

C、柔性材料型面精加工：针对浇铸柔性材料区别于金属材料的特有切削加工性能进行分析，选择刀具，柔性材料硬度不高，选用适合加工硬度不高于HRC50金属材料的D30精加工球头刀，采用平行或三维偏置策略，转速S6000、进给F6000、步距0.5mm、计算公差0.005mm加工参数，通过在加工数模特征凸R凹R处分区编程，并通过防过切面分割计算，以防止实际加工时因机床执行程序运动过程中因误差而产生过切的编程分区技术，通过将机床宏指令植入到编程模板，实现机床加工时自动换头换刀测刀，将程序连在一起执行，能在整个型面精加工过程中无人工参与的自动加工编程技术，进行柔性材料型面精加工。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、金属基座和浇铸面(1)粗加工：

A1、采用金属压料板加工方式进行金属基座背面和正面的2D结构加工，其中，浇铸面(1)采用模型区域清除粗加工策略；

A2、通过二次开发工具配合机床加工螺钉孔(2)底孔的方式，将螺钉孔(2)角度批量圆整到整数度；二次开发工具，能批量将圆孔与曲面相交成的曲线通过拟合计算恢复为圆；能将任意角度的圆按指定坐标系批量按四舍五入圆整到整数度输出为特定格式的数表；能保证平缓光顺曲面与法向孔交线拟合计算结果为圆的孔位公差0.1mm以内，直径公差0.1mm以内，角度公差1度以内；

A3、金属基座浇铸面(1)的加工：

A31、采用3D型面平行或三维偏置加工策略，选用刀具并设置加工参数，使浇铸面(1)表面加工后保留剖面为间距5mm、深度0.21mm的波峰波谷式加工残留和表面粗糙度；

A32、加工残留的峰谷走向与浇铸面的长方向平行，最大限度保证柔性压料在在窄方向的抗剪强度；

B、树脂浇注工作完成后柔性材料型面粗加工：

根据浇口和普通位置加工余量的不同以及狭窄面端头位置与中间位置粘接抗剪强度的差异，将不同的分层方式相结合，应用检测毛坯余量数据，选用刀具并设置加工参数进行分层粗加工，使工件在切削时受力均匀可控，避免狭窄面端头位置粘接局部断裂脱落；

C、柔性材料型面精加工：

选择刀具，采用平行或三维偏置加工策略，设置加工参数，在加工数模特征凸R凹R处分区设置防过切面进行分割计算，植入机床指令，实现机床加工时自动换头换刀测刀，进行柔性材料型面精加工。

2.根据权利要求1所述的一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于：步骤A1，粗加工选用D40球头刀或D50刀盘留量1mm进行。

3.根据权利要求1所述的一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于：步骤A31，刀具选用D30半精球头铣刀，加工参数为：转速S4000～6000、进给F4000～6000、步距5mm、计算公差0.02mm。

4.根据权利要求1所述的一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于：步骤B，分层方式包括模型区域清除策略、平行策略拷贝分层和三维偏置策略拷贝分层。

5.根据权利要求1所述的一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于：步骤B，刀具选用D30半精球头铣刀，加工参数为：转速S3000～4000、进给F3000～4000、步距5mm、层深1mm、计算公差0.02～0.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于：步骤C，刀具选用适合加工硬度不高于HRC50金属材料的D30精加工球头刀。

7.根据权利要求1所述的一种柔性压料装置的数控加工方法，其特征在于：步骤C，加工参数为：转速S6000、进给F6000、步距0.5mm、计算公差0.005mm。

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