凹模異形精密模具以車代磨技術(shù)與應(yīng)用

桂林金格電工電子材料科技有限公司（廣西 541002）文德林

主要講述我公司在加工凹模異形精密模具車削過程中遇到的技術(shù)難點(diǎn)，通過分析、解決該類模具加工過程中的技術(shù)困難、加工技巧與應(yīng)用，從而達(dá)到快速加工出高精度精密模具的目的。

1.加工難點(diǎn)分析

模具結(jié)構(gòu)如圖1所示，該凹模異形有以下特點(diǎn)：①該模具內(nèi)腔曲面結(jié)構(gòu)主要由R角（R5mm）、斜度（8°）、過度圓角（R20mm）、斜角（135°）等不規(guī)則曲線構(gòu)成。②該凹模底部有4個φ24mm沉孔，車削加工屬斷屑切削，會有刀尖崩裂現(xiàn)象，模具中心有φ20mm通孔。③該凹模、形位公差要求較高，內(nèi)、外圓連接處R5mm尺寸不允許有接刀痕跡出現(xiàn)。

針對以上模具特點(diǎn)，采用常規(guī)加工方法無法達(dá)到模具圖樣尺寸、形位公差要求。在此，本人在加工該凹模異形精密模具時，主要從內(nèi)、外圓加工過程中出現(xiàn)接刀痕質(zhì)量問題，斷屑切削導(dǎo)致刀具磨損過快、刀具選用方面及加工編程技巧入手，快速完成車削該類模具精加工工序相關(guān)工作，以獲得高精度的精密模具產(chǎn)品。

圖1 凹模異形精密模具

2.分析、解決問題

（1）工藝安排 根據(jù)該模具凹模異形特點(diǎn)工藝安排為：下料→粗車（內(nèi)、外圓分別留量0.5mm）→銑加工（孔類加工）→熱處理[硬度（58±2）HRC]→平磨（磨削模具兩端面，厚度留量0.6mm）→精車→ 鉗工（去毛刺、刻字）。其中（φ199.5±0.2）mm尺寸在粗車工序加工好，在磨床磨削工件下端面須注意，使磨量≤0.3 mm或見平該端面，以利于凹模曲面的完整車削加工，另一端面磨削加工見平即可，以便于做到：①觀察試車削時，檢查或測量刀具實(shí)際高度，達(dá)到精確控制刀具實(shí)際高度的目的。②精加工車削曲面完整性、完全性，保證模具曲面完整車出。這里主要講述車削該類凹模異形精密模具精車車削過程中遇到的問題及分析、解決問題的加工方案。

（2）刀具選型 加工該類型模具，其結(jié)構(gòu)為異形模具，如圖2所示，其內(nèi)腔曲面與外圓由一圓弧R5mm連接，并且內(nèi)腔曲面成一定角度，我們選擇刀具必須要考慮到：①加工刀具不能過切該內(nèi)腔曲面、斜面。②該刀具車削曲面，又能精確方便測量控制該曲面尺寸。結(jié)合以上幾個方面綜合考慮，選擇左偏刀，如圖3所示，在加工內(nèi)腔曲面時，先使用傳統(tǒng)方法內(nèi)孔鏜刀加工好該模具φ20mm中心孔，加工尺寸控制為（φ20±0.01）mm，加工曲面以此為工藝測量基礎(chǔ)孔，其核心作用是用剛才選好的這把刀具精車削曲面，車削路徑從距上端面R5mm圓上最高點(diǎn)3mm（車床x軸正方向）位置車削開始，車削到（φ20±0.01）mm中心孔邊緣為刀具路徑終點(diǎn)，深度約為3～5mm，當(dāng)該刀具精車剛接觸到（φ20±0.01）mm孔邊緣時，就得到了我們需要的內(nèi)腔準(zhǔn)確曲面加工，編程以（φ20±0.01）mm孔為編程尺寸。同時該內(nèi)腔有沉孔，在切削過程中，一定會遇到刀片尖角R角較小磨損較快或刀尖崩裂現(xiàn)象，如使用刀尖角為R0.4mm或R0.2mm刀片，精車切削模具不久，經(jīng)常會發(fā)生刀尖崩裂或磨損較快現(xiàn)象，有很多人以常規(guī)思維都會想到選用R0.4mm刀尖角，其實(shí)，我們完全可根據(jù)該模具材質(zhì)硬度及圖樣要求最小R角（現(xiàn)圖樣為R5mm），選擇較大刀尖R角刀片，最佳選擇選用刀尖角為R0.8mmCBN刀片，這樣既可延長刀片使用壽命，又能保證切削該模具產(chǎn)品質(zhì)量，有效提高加工效率。

圖2 異形模具實(shí)體

圖3 左偏刀

（3）編程加工技巧與應(yīng)用 加工上端面R5mm形成接刀痕原因主要有兩個方面：①所選用的內(nèi)圓、外圓刀刀具測量高度不準(zhǔn)確或有差異，從而出現(xiàn)切削形成較大臺階接刀痕現(xiàn)象。②在刀具測量高度準(zhǔn)確前提下，加工人員車削外圓尺寸R5mm時，直接采用R5mm編程而忽略刀具刀尖角、刀具角度，而另一把內(nèi)孔車削刀也忽略刀具刀尖角、刀具角度，這些差異直接導(dǎo)致車削R5mm接刀痕臺階出現(xiàn)，與實(shí)際的模具切削曲面不一致。

解決該難點(diǎn)方法：內(nèi)、外圓切削分別可采用G41、G42代碼編程，通過機(jī)床控制面板將刀具角度相關(guān)參數(shù)依次輸入，當(dāng)?shù)谝话淹鈭A刀將外圓R5mm及外徑尺寸車好后，第二把刀從距外圓3mm處并距上端面3mm高度處進(jìn)行切削，當(dāng)該刀具刀尖快接觸工件上端面時，機(jī)床暫停，用量具厚薄規(guī)塞尺再結(jié)合數(shù)控機(jī)床面板所顯示有效數(shù)值（z方向絕對值），這樣即可準(zhǔn)確測量出該刀具高度。當(dāng)車削內(nèi)腔曲面時，我們以前面車好的工藝孔（φ20±0.01）mm為基準(zhǔn)，這樣即可準(zhǔn)確車削出內(nèi)腔曲面，從而加工得到我們需要的模具。

3.結(jié)語

通過以上加工方法的應(yīng)用，有效解決了在精加工車削過程中該類凹模異形精密模具遇到的技術(shù)難題，同時在精密機(jī)械加工領(lǐng)域方面具有廣泛的推廣性和適用性。當(dāng)然，本人在機(jī)加工或編程過程中也遇到過不尋常的如刀片磨損、崩裂問題，不過，只要我們?nèi)娓櫰浼庸み^程，分析原因，改善從加工細(xì)節(jié)著手，對癥下藥，就能真正解決精密模具或機(jī)械加工過程中遇到的問題。