浅析影响模具数控加工质量的因素_电子信息工程毕业论文
发布时间：2014-11-04
来源：人大经济论坛
浅析影响模具数控加工质量的因素_电子信息工程毕业论文
摘要：汽车模具中自由曲面所占比例不断增加及产品质量要求不断提高，都对曲面的制造精度提出了更高的要求， 通过对模具数控加工经验的总结，分析了影响数控加工质量的相关因素；从机床、刀柄、刀具、加工工艺、软件和切削参数等方面介绍了提高数控加工质量所采取措施。
关键词：模塑公司；模具；加工质量；工艺；软件
成都航天模塑股份有限公司是从事模具及汽车内外饰件制造的专业化公司，公司拥有一支高素质的研发、设计队伍，以国际最先进的软件将六十余台工作站相连接，以 CAD/CAM/CAE 技术及数十台数控加工设备和数控注塑设备组成具有国际水平的产品研发体系和强大的模具制造、注塑能力。公司从引进数控加工中心至今，已有了近二十年的数控设备使用经验，深刻体会到模具制造发展到现阶段已经越来越离不开数控设备，数控加工向着高精度、高质量、高速度、高自动化方向发展！数控加工已经成为模具制造不可缺少的工艺方法，并且将越来越重要，数控设备的多少和数控设备先进性程度已经成为一个模具制造企业赢得市场、赢得竞争的关键性因素之一。
现代模具制造业中，型腔型面设计日趋复杂，尤其是汽车模具中自由曲面所占比例不断增加及产品质量要求不断提高，都对曲面的制造精度提出了更高的要求。因此，模具制造工艺系统的精度、数控系统的精度和模具制造的 CAM 技术都会对曲面加工质量产生影响。而包含自由曲面模具基本上都是借助各种 CAM 软件进行自动编程，利用数控机床加工完成的。
模塑公司大部分数控加工中心已经有了较长的使用时间，虽然有严格的数控机床操作规范，良好的机床维护保养，但是其本身的精度损失是不可避免的。为了控制产品的加工质量，我们定期对数控设备进行检测维修，明确每台设备的加工精度，明确每台设备的加工任务。严格区分粗、精加工的设备使用，因为粗加工时追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度，而粗加工时对设备的精度损害是最严重的，因此我们将使用年限较长精度最差的设备定为专用的粗加工设备，新设备和精度好的设备定为精加工设备，做到了对现有设备资源的合理搭配、明确分工，将机床对加工质量的影响降到了最低，同时又保护了昂贵的数控设备，延长了设备的寿命。当我们的机床不可改变时，与机床相关的刀柄、刀具对数控加工质量的影响又变得突出了。在任何旋转刀具加工系统中，主轴与夹头 ( 或其组合体 ) 的联结才是刀具加工性能实现的真正基石！我们公司常用刀柄与机床的接口有 BT 柄和 HSK 柄。 BT 柄与机床主轴的接口锥柄锥度为 7 ： 24 ，这种方式的刀柄只适合于传统的低速加工，因为 BT 刀柄与主轴只是锥面配合，当转速太高时，由于离心力的作用会使锥面配合间隙增大，从而影响数控加工质量。当机床最高转速达到 15000 转 / 分时，通常需要采用 HSK 型刀柄，HSK 刀杆为过定位结构，提供与机床标准联结，在机床拉力作用下，保证刀杆短锥和端面与机床紧密配合。
刀柄对刀杆、刀具的夹紧方式主要有侧固式、弹性夹紧式、液压夹紧式和热膨胀式等。侧固式精度较低并且难以保证刀具动平衡，在高速铣削式不宜采用，下图为弹性夹紧式、液压夹紧式和热膨胀式刀杆示意图，热膨胀式刀杆夹头的刀孔与刀柄为过盈配合，须采用专用热膨胀装置装卸刀具，一般使用电感加热或热空气加热刀杆，使刀孔直径膨胀，然后将刀柄插入刀，冷却后孔径收缩将刀柄紧紧夹住。
模塑公司通过多年的应用、比较、总结，现在采取的刀柄使用方案为：粗加工或大进给加工时采用 BT 弹簧夹头刀柄，普通机床上的半精和精加工采用的 BT 液压夹头刀柄，在高速铣和石墨加工机上采用的是 HSK 型热胀刀柄或液压夹头刀柄。因为弹簧夹头刀柄在刀具装夹麻烦费时，重复精度较差，加工吸振性能不好，所以用于粗加工或大进给加工 ；而精加工时采用的液压夹头刀柄具有极高的夹持回转精度，非常方便的刀具装夹方式深受操作者喜爱，并且为全密封结构型式，有效防止冷却液、铁屑特别是石墨粉尘对刀柄的损害，而液压夹头刀柄又具有优良的阻尼减振性能，可以抑制加工中产生的振动，从而明显改善了模具的表面加工质量和表面光洁度。在高速铣上做模具加工所采用的 HSK 型热胀刀柄具有结构简单，夹紧可靠、同心度高，传递扭矩和径向力大，特别是在模具的深型腔加工中，热胀刀柄的刀具夹持端可以很长、外径可以做得很小而广泛应用与模具的深型腔加工中，但是通过高速铣的应用发现热胀刀柄为全刚性的结构使阻尼减振性能很差而难以抑制加工中产生的振动，从而在程序编制不好时对模具的加工质量产生较大的影响，大幅降低刀具的使用寿命，因此建议在小批量的使用高速机床时不要配置热胀刀柄，因为虽然热胀刀柄很便宜，但一般一台电感加热装置的价钱可以购买几十个其它类型的刀柄了。
刀具的正确选择和使用是 影响数控加工质量 的重要因素。硬质合金刀具应用范围在公司越来越广，硬质合金将代替大部分高速钢刀具，包括钻头、立铣刀、丝锥等简单通用刀具，使这一类刀具的切削速度有很大的提高，硬质合金将在刀具材料中占主导地位，覆盖大部分常规的加工领域。我公司在 粗加工中 尽可能采用大直径 的牛鼻刀，使用 R2 、 R6 的 硬质合金刀片，做到粗加工排屑多；半精加工选用高转速高进给 R0.8 的镶片立铣刀，做到半精加工走刀快；精加工时尽量选用硬质合金刀杆和高精度球头镜面刀片，这样可在保正 加工质量的同时节省选用整体 合金刀具的高昂费用，模具 精加工中所用最小刀具的半径应小于或等于被加工零件上的内轮廓圆角半径，尤其是在拐角加工时，应选用半径小于拐角处圆角半径的刀具并以圆弧插补的方式进行加工，这样可以避免采用直线插补而出现过切现象， 做到精加工质量好。
高品质硬质合金刀具
高速加工技术的发展日益成熟，极大的提高了模具加工速度、减少了加工工序、缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作，从而极大地提高了模具数控加工质量，缩短了模具的生产周期。因此模具的高速加工技术逐渐成为 模塑公司 技术改造最主要的内容之一，高速加工取代传统低速加工已成为必然，谁将高速加工上得快、用得好就必将赢得市场！
通过前面的分析可以得出机床设备在模具的加工中是非常重要的，但是影响 模具数控加工质量的另外的 重要 因素是加工工艺 、 软件 、数控程序设计者、机床操作者。
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