利用数控铣加工模具技术

利用数控铣加工模具技术

　　模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。

　　利用数控铣加工模具技术【1】

　　摘 要：模具CAD/CAM技术能显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量，已成为人们的共识。

　　已有一大批模具企业推广普及了计算机绘图技术，数控加工的使用率也越来越高，并陆续引进了相当数量CAD/CAM系统。

　　关键词：数控编程;加工路线;刀具选择

　　前言

　　当前，模具制造技术正在不断地提高和完美，高精度、高效益加工设备的使用越来越广泛。

　　高性能的数控加工设备的应用已越来越多。

　　NC、DNC技术的应用越来越成熟，可以进行倾角加工超精加工。

　　这些都提高了模具面加工精度，提高了模具的质量，缩短了模具的制造周期。

　　1.数控编程系统的选择

　　PowerMILL 是世界著名的功能最强大，加工策略最丰富的数控加工CAM软件系统。

　　具体功能如下：

　　1.1能够接受线型、曲面及实体数据模型，支持线型、曲面及实体数据模型的混合加工

　　1.2基于毛坯残留知识的加工。

　　任何一道工序的完成，都可生成残留模型来分析，系统清楚地知道当前加工结果的毛坯残留状况，将根据残留模型，使用小刀具仅加工剩余区域，大大提高了加工效率。

　　1.3软件能根据模型特征，自动识别平坦区域和陡峭区域，按区域特征，选择合适的加工策略，确保加工质量和效率，提高刀具利用率。

　　1.4软件充分利用最新的刀具设计技术，实现了侧刃切削或深度切削的。

　　当刀具路径切离主形体，路径变得越来越平滑，从而降低机床负荷，减少刀具磨损，实现高速切削

　　1.5刀具载荷过载，自动摆线加工。

　　1.6刀具路径修圆功能，避免刀具突然转向和刀具损坏

　　1.7进给率优化处理功能，刀具路径生成后，自动编辑指定加工区域的进给率

　　2.合理选用机床的原则

　　2.1根据零件的加工尺寸选用合适的机床加工，杜绝大马拉小车式的浪费

　　2.2零件的重量不能超过机床的承重，避免机床损伤

　　2.3机床的选用在保证加工技术要求的前提下有利于提高生产率、降低生产成本为原则。

　　3.数控加工模具工艺性分析

　　3.1模具编程原点应尽量与模具图样上的设计基准、工艺基准、检测基准统一。

　　有利于提高数控加工精度和重复定位精度。

　　3.2模具各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。

　　由于受刀具材料、规格及刚性等因素的影响，细、深筋型腔不适合采用数控加工。

　　3.3模具的粗、半精加工、精加工的基准必须统一。

　　一般常采用相互垂直的三个平面(检验角)为模具的加工和定位基准，以减少再次装夹产生的误差。

　　3.4根据模具的加工精度和表面粗糙度的要求。

　　通常采用按粗加工、半精加工、精加工的顺序加工。

　　合理预留加工余量，最终保证图纸要求。

　　4.工序和工步的划分

　　4.1在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。

　　根据模具零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪部分需要在其他普通机床上加工，就可以对模具零件的加工工序进行划分。

　　4.2在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。

　　在工序内又划分为工步。

　　对于模具零件来讲经常采用按刀具划分工步，这就节省了换刀时间、节省了换刀次数，提高了加工效率。

　　5.数控加工特点对夹具的选择要求

　　5.1保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定

　　5.2要协调模具零件和机床坐标系的尺寸关系，一般有专用的工艺装夹位置。

　　夹具的高度尽可能不要超过模具零件的上表面高度，以免快速移刀过程中撞刀，发生危险。

　　6.加工路线的确定原则

　　6.1加工路线的确定应保证模具零件的精度和表面粗糙度。

　　通常采用圆弧切向进刀 和圆弧退刀的方法加工模具切边凹模 。

　　避免刀具直接下刀对刀具寿命的影响，节省刀具。

　　6.2采用法向延伸刀具半径的方法加工模具定位基准(检验角)。

　　6.3采用斜向和螺旋下刀和圆弧退刀的方法加工模具型腔，目的是提高效率和节省刀具。

　　7.刀具的选择

　　7.1根据加工模具零件的硬度分为淬火前加工用刀具和淬火后加工用刀具。

　　7.2根据加工模具零件的结构按规格有直径分别为40、30、25、16、12 的牛鼻刀和直径分别为16、12、10、8、6的球刀。

　　由于刀具越细刚性越差，所以优先选用大直径的刀具。

　　并且加工效率也有提高。

　　8对刀点的选择

　　8.1便于数值处理和简化程序编制

　　8.2方便找正模具零件并在加工过程中便于检查测量尺寸。

　　8.3对刀点通常在加工基准面上。

　　并且统一的原则。

　　8.4对刀点必须是已经加工完成的精加工面，如果没有这样的基准面，可以以工作台面为基准后再在定工件坐标过程中进行外部偏移指定的数值。

　　9.切削用量的选择

　　9.1主轴转速的确定应根据刀具的直径和刀具标明的切削速度来计算得出。

　　9.2进给速度应根据机床的转速和刀具标明的每刃切削量计算得出范围，再根据模具加工精度和表面粗糙度要求确定。

　　9.3每层切削深度根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使每层切削深度等于工件的加工余量，可以减少走刀次数，提高生产效率。

　　为了保证加工表面质量，可留少量的加工余量，一般为0.1-0.5mm。

　　10.结束语

　　目前利用数控铣床等先进设备进行模具及零件的加工。

　　在编制加工工艺和编制程序时考虑的因素有：机床的合理选用、模具工艺性分析、工序与工步的划分、夹具的选择、如何确定加工路线、如何选择刀具、对刀点的确定以及切削用量的选择。

　　将更能发挥现有数控设备的优势，也能在满足产品用户要求的基础上，更加提高产品的精度和质量，更大节省资源，从而建立起完整的现代化加工企业模式。

　　参考文献：

　　[1]张超英，谢富春.《数控编程技术》.化学工业出版社.2003年

　　[2]韩步愈.《金属切削原理与刀具》.机械工业出版社.1988年

　　[3]翟瑞波.《数控加工工艺》.机械工业出版社.2007年.

　　作者简介：潘晓玉(1974.9-)，女，汉，吉林省梨树县，辽源方大锻造有限公司，主要从事模具车间技术及数控编程工作，工程师。

　　a? < ? s P ? ?? =EN-US>h1=8mm、R=15mm以及α/2=5°代入式M锥孔=hcosα/2-h1sinα/2+R中，从而求出高度检验尺寸M锥孔的数值，即：

　　M锥孔 =hcosα/2-h1sinα/2+R=73.13cos5°-8sin5°+15=87.15mm。

　　参考文献：

　　[1]王晓英，姜静，李正.提前器总成角度测量装置的设计与研究[J].现代车用动力.2010(04)

　　[2]刘兴荣，张小希，马桂茹，张博.一种新型实用的内锥锥角测量方法[J].中国计量.2009(05) .

　　数控铣加工模具零件工艺优化策略【2】

　　摘 要：随着当前经济技术的不断发展，我国的产品加工行业水平也得到了进一步的提升。

　　本文介绍了数控铣加工模具的发展，并对该模具的特点进行说明，同时分别从基本流程、刀具及模具零件三方面阐述相关优化方案，以期能为相关工作提供参考。

　　关键词：数控铣加工;模具零件;工艺优化;策略

　　0 引言

　　当前，我国加工产业正处于转型状态，在机械加工的过程中，机床的运用十分广泛。

　　数控加工机组是现代机械加工产业当中的核心，而模具则是数控加工当中的核心构件。

　　因此，模具本身的设计和质量与加工行业的发展息息相关。

　　1 数控技术的发展情况

　　目前我国的经济技术正处于高速进步当中，人们的日常需求越来越趋向多样化，也使得生活当中对于日用品及其它产品的要求越来越高，而这就导致现代产品的更新换代速度较快，加工企业小批量生产业务增加。

　　同时，当前我国轻加工业的生产速度也在不断攀升，各类日用品的消耗速度也较快，那么对模具本身的精度要求更高。

　　但当前我国相关模具设计和生产方面仍存在一定的问题，对模具的使用和制造产生一定的阻碍，亟待解决[1]。

　　2 数控铣加工技术的特点

　　(1)能力强。

　　对于数控铣加工技术来讲，其具备较强的复杂加工能力，在飞机、轮船等制造过程中，均会应用到数控铣加工技术。

　　其加工质量同产品质量及性能间密切联系。

　　该技术能够进行普通加工技术所无法进行的复杂加工任务。

　　(2)质量优。

　　该技术属于数字化技术，能够在程序操控下完成自行加工操作，从而防止由于人为因素导致的加工误差等问题。

　　另外，如果加工期间参数出现错误，铣加工技术能够借助数控系统对其进行校正、补偿，从而确保加工顺利进行。

　　(3)效率高。

　　与传统的模具零部件加工技术进行比较发现，数控铣加工技术在进行模具零件加工时效率更高，特别是针对一些五面体零部件及柔性单元零部件，一次操作就能够完成多数位置的处理，可以高效降低因为重复加工而导致的误差出现概率，同时增快加工速度[2]。

　　(4)柔性好。

　　良好的柔性主要表现在对不同零部件模具进行加工期间，仅需要调整设定程序，就可以对不同种类的元件进行加工，从而避免了专门制定工装夹具的问题。

　　由此，也在很大程度缩减了产品生产及加工的时间，更适合现代社会小零部件生产的需求。

　　3 对模具数控编程的基本流程进行优化

　　在进行模具零部件加工期间，数控铣加工技术从本质上分析依旧需要在数控机床上操作，那么，就需要对数控的编程流程进行控制，从而确保加工的质量。

　　一般情况下，流程主要包括准备、方案、编程、定型四个阶段[3]。

　　①准备阶段。

　　在进行零部件加工前，需要预先做好准备工作，编程人员仔细阅读、分析相关数据信息后，需要对数控编程程序进行制作、处理;②方案阶段。

　　在完成准备阶段后，编程人员就需要结合车间现有资源，即刀具、机床、设备、生产能力等条件编订生产零部件模具的相关规程。

　　③编程阶段。

　　此阶段是整个基本流程中最为重要的环节。

　　程序编订期间，结合零部件的特性，构思加工方法及过程，另外，需要系统考虑加工机床及车间的情况，选取合适的夹具等零件，同时在选定方案的前提上借助计算机计算出相应的运动轨迹。

　　之后利用仿真软件进行认证，调整刀轨，进而确保程序的正确性。

　　④定型阶段。

　　此阶段不仅是数控流程编订的最后阶段，而且也是极为关键的验收阶段。

　　该阶段较为常用的程序包括CLS格式文件及PRT格式文件。

　　4 对模具数控刀具进行优化

　　在进行模具零部件加工期间，刀具具有十分重要的作用，为了保障加工质量，需要对刀具进行优化，可以从以下两方面入手：其一，合理选择刀具的类别及型号。

　　刀具在数控铣加工技术中被广泛应用，主要用于切割模具的成型面，一般来讲，较为常用的刀具类别包括球头刀、平头刀等，型号一般在满足模具零部件质量基础上选用大型号的刀具;其二，合理选择刀具的材质。

　　在选择刀具的材质方面，需要结合零部件的原材料及切削要求进行挑选，尽量避免出现硬质刀具无法完全发挥切割功能而出现浪费的问题。

　　在生产一些形状复杂、硬度较高的零部件时，尽量选择高速钢材质的刀具，进而确保符合耐磨性及切割速度、刚想强度等方面的需求[4]。

　　5 对模具数控零件进行优化

　　(1)优化加工方法。

　　在加工模具零部件期间，首要注意的内容就是确保切割刀能够平稳的在斜面的运行，不可以出现突然转变运动轨迹的问题，另外，保证刀具切割斜面、圆弧等位置时速度稳定。

　　当切割刀同零部件的倾斜面接触时，会出现一定摩擦，从而发生共振问题，那么就需要对切割的长度及切入角进行控制，减少共振情况发生。

　　(2)优化切削量。

　　在进行数控铣加工技术操作期间，切削量的多少与模具零部件整体质量之间存在紧密关联，因此，需要对切削量及切削的速度进行调控，进而保证零部件表面光滑，加工质量符合要求。

　　通常来讲，切削的数量需要建立在零部件原料刚性强度允许的基础上，保证加工深度同切削深度相统一，从而降低走刀概率，提高加工质量。

　　(3)优化内斜面。

　　当对模具零部件的内斜面进行铣加工处理时，需要对入刀方法进行优化，以往多采取竖直入刀，就需要相应降低切割的速度，同时模块零部件表面也较粗糙，刀具受损较严重。

　　可以采用螺旋入刀的方法，能够获得良好的切割效果，但是需要注意入刀的半径。

　　6 总结

　　总而言之，本文对模具零部件应用数控铣加工技术的方法、特点等内容进行了分析，提出了优化措施，目的在于更好的提高铣加工技术的水平，保证零部件加工质量，降低成本投入，为生产企业增加经济收益。

　　参考文献：

　　[1]刘汉华.数控铣加工模具零件工艺优化策略研究[J].科技创新与应用，2015(08)：64.

　　[2]区颖勤.数控铣加工模具零件工艺的优化策略分析[J].广东教育(职教版)，2015(09)：89-90.

　　数控铣加工工艺编制【3】

　　【摘 要】 在进行高精度部件加工中，数控铣加工工艺发挥着重要作用。

　　数控铣加工工艺属于数控机床零件加工的一种工艺技术，通过数控机床，应用数字信息进行零件及刀具位移控制的一种先进机械加工工艺，在制造业中应用十分广泛。

　　研究并完善数控铣加工工艺编制在提高数控铣加工工艺，提高零件加工质量等方面发挥着重要的现实意义。

　　本文主要从工艺分析、零件装夹与定位、刀具及切削用量、加工路线、数控编程等方面对数控铣加工工艺编制进行分析。

　　【关键词】 数控铣 加工工艺 编制

　　1 数控铣加工工艺概述

　　数控铣加工工艺属于一种在数控机床基础上进行零件加工的工艺技术，采取数字信息进行零件及刀具位移控制的机械加工技术。

　　数控铣加工工艺实现的基础为数控机床。

　　在零件加工中，程序员综合分析零件材质、零件加工需求、机床特性等因素，合理编制数控系统指令，在指令下数控系统执行动作，完成零件加工。

　　数控铣机床与一般普通机床存在着较大区别，如数控铣加工机床其加工程序更为复杂，工艺规程要求更多。

　　为保证数控铣加工质量及效率，应做好数控铣加工工艺编制工作，其编制内容主要包括数控铣加工工艺分析、零件装夹与定位、刀具及切削用量、加工路线、数控编程等。

　　2 数控铣加工工艺编制分析

　　2.1 数控铣加工工艺分析

　　在进行数控铣加工工艺编制工作时，首先应对需要加工的零件进行工艺分析，其工艺分析的主要内容包括以下几点：第一，零件尺寸标注。

　　在数控铣加工零件编程作业中，其所有的尺寸，包括点、线、面及位置均是以编程原点为基准来确定。

　　为此，应在零件加工对象图中直接标注出坐标尺寸;第二，元素分析。

　　在数控铣加工工艺铣加工编制中，编制人员应充分分析加工零件对象轮廓几何要素参数及多个几何要素之间存在的关系。

　　在工艺分析中，需要对加工零件元素，如加工零件曲线轮空、形状、尺寸、空间曲线等因素进行分析。

　　在充分分析元素的基础上方可进行工艺编程;第三，定位。

　　在数控铣加工工艺分析中，因其零件加工工序集中性较强，为此，应保证其基准定位精确性;第四，尺寸及几何类型统一。

　　为降低换刀频率，在进行零件加工中，其加工零件内腔及外形应尽量采取统一尺寸及几何类型。

　　进行尺寸及几何类型的统一，可以缩短程序长度，节省编程时间。

　　2.2 零件装夹与定位

　　在进行零件加工之前，应将零件放置在相应夹具或机床上。

　　为避免零件加工中出现零件位移等问题，应保证零件装夹牢固性及精度，即零件装夹与定位。

　　为保证装夹及定位效果，应尽量实现一次定位装夹，避免多次装夹，充分发挥数控机床性能，减少人工调整加工。

　　2.3 刀具与切削用量的选择与确定

　　在应用数控铣机床进行零件加工的过程中，其对刀具性能及规格有着十分高的要求，一般在数控铣加工中多采取超细粒度硬质合金、高速钢刀具等刀具，保证刀具应用符合工件切削要求。

　　(1)数控铣加工刀具选择

　　刀具选择是实现数控铣加工质量的关键环节，在刀具选择时，应选择精度高、强度好、刚性强、耐久性好、便于安装与调整的刀具。

　　在零件加工中，应根据需要加工的零件选择合适刀具。

　　在实际操作中，多是依据加工零件几何参数进行刀具选择。

　　如进行封闭键槽加工应使用键槽铣刀，进行精加工则应选择四刃刀具等。

　　(2)切削用量的确定依据

　　将工件切削加工中各个运动参数称之为切削用量，主要包括进给量、切削速度与主轴转速等。

　　在选择切削用量时，多会分析刀具应用寿命，并分为工序单件成本最低经济寿命与最大生产率寿命两个部分。

　　如按照工序单件成本最低经济寿命来确定切削用量则可以称之为最低成本切削用量;如按照最大生产率寿命来确定切削用量则可以称之为最大生产率切削用量，在生产任务十分紧迫的情况下多应用最大生产率切削用量。

　　合理选择切削用量，可以有效提高铣加工质量与加工效率。

　　切削用量的选择应依据进给量、切削速度与主轴转速等进行评价。

　　为实现零件加工的经济效益，在选择切削用量时应在保证加工质量的基础上，选择成本最低切削用量。

　　2.4 加工路线

　　在数控铣加工工艺编制工作中，应充分重视加工路线的选择与安排。

　　其加工路线，指的是在零件加工中从毛坯到成品所经过的先后次序。

　　在进行数控铣加工路线设计时，应综合考虑加工工艺、装夹形式、刀具应用、切削用量、加工工序集中及分散程度与工序先后次序等。

　　在分析加工零件特征与要求的基础上，将零件划分为粗加工、精加工两个阶段。

　　其中粗加工阶段主要目的是切除余量，精加工阶段则是在设计程序基础上进行精细加工。

　　在进行工件零件加工顺序安排时，一般其次序为：先粗加工后精加工;先进行面加工后进行孔加工，再进行槽孔加工。

　　在基本确定数控铣加工工序次序的基础上，应综合考虑工序集中与分散程度问题。

　　如工件加工工序集中性突出，则其工艺编制难度较大，调整较为困难，但却可以提高加工效率，降低成本;如加工工序分散性较为突出，则其工艺路线较长，时间花费较长，操作较为简单且方便调整。

　　2.5 数控编程

　　数控编程质量直接影响着数控铣加工质量及效率，其数控编程的主要内容包括加工零件图样分析、加工工艺过程确定、走刀轨迹计算、加工程序编写、程序校对、试切等。

　　数控编程主要分为手工编程与自动编程两种形式。

　　在实际数控铣加工工艺编制中，应综合分析各种因素，科学确定其工艺编制的各项内容，实现加工质量及加工效益。

　　3 结语

　　数控铣加工工艺在进行高精度零件加工中发挥着重要作用，因其通过数字信息进行零件与刀具位移控制，加工质量较好，在机械制造业中应用十分广泛。

　　在进行数控铣加工工艺编制时，应对其编制内容，如工艺分析、零件装夹与定位、刀具及切削用量、加工路线、数控编程等进行合理选择与确定。

　　保证数控铣加工工艺编制质量，在提高加工质量，实现加工效益等方面发挥着重要现实作用。

　　参考文献

　　[1]刘海初.数控铣加工工艺编制浅谈[J].科技信息，2011，(10)：202-203.

　　[2]魏勇平.数控铣加工工艺编制[J].科技创新与应用，2013，(13)：75.

　　[3]唐建文.复杂型面零件的数控铣削加工工艺编制[J].制造业自动化，2011，33(13)：73-74，83.

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