模具型腔数控粗加工的选刀策略

作者:王义华 李金良 文章来源:沈阳金杯汽车模具制造有限公司 发布时间:2011-06-16
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汽车覆盖件模具型腔数控粗加工方法的选择是提高数控机床加工效率和提高型腔类模具部件表面质量的关键。本文从粗加工的加工工艺策略的角度阐述了如何实践检验加工策略,并对常用CAM软件的应用进行了分析和总结。

汽车覆盖件模具是汽车制造领域最重要的大型模具之一,而数控机床在汽车覆盖件模具加工中的应用越来越广泛,因此需要使大切深、快进给的粗加工方式更加合理化和规范化,用于汽车覆盖件模具的型腔类零部件的粗加工刀具,在生产实践中的切入、切出、切深的允许量以及加工余量和走刀方向,都将引起刀具载荷的瞬时变化,因而影响粗加工刀具的寿命和数控机床的耐用度。这也是模具制造厂面临汽车覆盖件模具制造的一个较大难题。

我公司在各类汽车覆盖件模具、各种材质零部件的生产实践中得出:在比质比价采购的前提下,选择性价比合理,达到最优切削参数的粗加工品牌刀具,可以避免在粗加工中因刀具切入、切出、加工余量不均和走刀方向的变化等因素直接引起刀具载荷的频繁变化,造成刀片过早失效,增加成本。

NC编程后置处理与粗加工刀具的匹配性

1.NC编程策略及刀具轨迹生成

在选择加工切削量时,应考虑典型的型腔类型面和难加工型面,复杂曲面和岛屿加工、清根加工的刀具轨迹是选刀的关键性因素之一,主要是为了在实现大切深、快速进给时,避免切削角度和速度的瞬时变化,加工出余量合理的高质量表面;满足无干涉、无碰撞和切削负荷平滑的要求,缩短走刀路线,减少进退刀时间和其他辅助时间,方便数值计算,减少编程工作量并能与粗加工刀具相匹配。

2.刀具选择与编程方法相适应

刀具的选择与编程者的工艺经验是分不开的。目前汽车随市场换型的周期越来越短,利用计算机数字仿真技术能够缩短新车型投放市场的周期,这样更加要求模具制造的时间愈来愈短。所以数控加工刀具的粗加工是决定模具加工周期的关键因素之一。经过几年的实践我们得出:不同的CAM软件在粗加工刀具轨迹生成方面各有所长,侧重不同,我们在进行粗加工刀具选择时应实现刀具轨迹最优化。

粗加工刀具的选定依据

汽车覆盖件模具的型腔粗加工属于仿型数控加工方式的一种,选刀的前提必须观察铸件或钢件的材质种类和实际情况,参考设备的主轴结构允许的刚性负荷要求,不能按常用软件NC编程的策略一成不变,应该深入生产加工现场,在编程前仔细观察铸件、钢件的整体或分块铸造镶块的具体情况,避免刀具在进刀的瞬间造成冲击,使刀片崩刃。

汽车覆盖件模具仿型加工的刀具还应该在加工过程中注意材料的物理性能,保证刀具运动轨迹平稳,防止因材料缺陷而造成切削方向的突然变化,选择具有顺铣优势,在切入、切出工件能够圆弧切入的粗加工刀具。

汽车覆盖件模具型腔类加工中,同类型、同规格的粗加工仿型铣刀的种类与实践定型。

供选择刀具包括:日本日立φ40mm的ZCEW200CE/SE为加工铸铁或钢件的刀片;德国瓦尔特φ40mm的XDGW/GT320T200R—A57/D57—WAK15/WAP35为加工铸铁或钢件的刀片;瑞典山高φ40mm的R218.2-60.120-200为加工铸铁或钢件的刀片。

我们在实际加工应用中将消耗的标准设为800元/100h,并作为数控加工的考核目标,对上述三种品牌仿型铣刀进行试切、试用(相关数据见表),由原来实际消耗的约1000元/100h下降至750元/100h左右,而选定德国瓦尔特φ40mm的刀片作为长期使用的刀片。而且在原有的4台大型数控机床完成工艺定额的工时,同上一年相比,在加工工时方面多完成2万多小时,为企业节约了大量的外委费用,达8万余元,并在2009~2010年度刀具采购项目中作为降成本工作的重点推广项目。

结语

本文通过论述汽车覆盖件模具的粗加工选刀策略,优化刀具品牌以满足高效率数控加工,在改善粗加工切削条件,增强刀具的稳定性,降低数控加工百小时费用,改善模具的表面质量等方面,总结出了有效的方法。

汽车覆盖件模具型腔类零部件粗加工刀具的选定在实际加工中起着重要的作用。合理优化刀具轨迹是提高数控加工精度和表面质量,缩短加工时间的有效方法。我们要不断关注刀具品牌的整合而带来的使用寿命变化,为提高加工效率和降低成本储备信息依据。

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