基于數控銑削加工的模具加工工藝與切削參數改進研究

陳薇薇

摘要：在使用數控設備加工模具不規則型腔時，在粗加工階段，由于加工工藝規劃不合理，導致粗加工后產生較多的余料，降低了加工效率，也不利于后續精加工工序的開展。為此，必須要將數控模具粗加工與精加工工藝進行改進，對原有加工工藝流程進行細化，減少粗加工切削余料，增加精加工刀路平整性，提高模具加工效率與品質。此外，還需要對切削參數進行改進，充分發揮數控機床與刀具的最大性能，改善切削效果。

關鍵詞：數控銑削;模具;加工工藝;切削參數

0 ?引言

隨著現代科學技術水平的不斷創新與發展，數控銑削加工適用范圍越來越廣泛，在機械制造行業中發揮了巨大的作用，有力的推動了機械制造行業向更高層次發展。數控加工必須要建立在程序代碼基礎上，科學合理的數控程序一方面能夠提高數控加工精度，完成復雜、非標準尺寸零部件的加工，另一方面也能夠有效提高數控機床加工效率，降低數控加工過程中刀具與機床等部件的磨損。在進行形狀特別不規則的零件加工時，必須要利用CAM計算機輔助軟件進行編程。

現階段，為了確保數控機床加工的平穩性與安全性，在實際加工過程中，往往將數控機床切削參數設置相對保守，從而不能夠完全發揮出數控機床的使用性能。此外，加工過程還必須要控制振動、變形等不良因素，確保加工完成的零部件符合設計要求。對于零部件加工過程中形成的振紋、不光滑等問題，需要額外通過人工進行打磨，影響了零件加工的整體效率。為此，本文探究了數控銑削加工中模具加工工藝以及切削參數改進，保證數控模具加工精度和效率。

1 ?數控模具銑削加工工藝改進

數控機床在進行高速銑削任務時，首當其沖的就需要確保銑削過程不會產生干涉以及碰撞，在保證這兩點以后，還需要符合以下銑削原則[1-2]：第一，在選取刀具進刀方向時，要從切向進入，而不能夠從法向進入，在初始切削時要降低進刀速度，在切削完成以后，也要降低出刀速度。第二，在切削過程中，刀具的運行軌跡要保證連續且平滑，防止刀具運行突然變化方向，給切削加工帶來不穩定因素。第三，整個切削過程要確保進給量與切削速度保持平穩，盡量避免產生較大的浮動，減少切削刀具的磨損，提高數控機床加工精度。第四，在進行粗加工時，要盡可能的提高切削速度，提高切削加工效率，而在進行精加工時，要重點保證切削精度。

1.1 切削對象與選型

選用如圖1所示的模具型芯為切削對象，外形尺寸為180×120×50mm，材質為Q345B，整個加工表面存在多個曲面。加工設備選擇南通力科生產的GMF3016臥式加工中心，主軸峰值轉速為7500r/min，額定功率為12.5kW，最大切削速度為900mm/min。使用的切削刀具為D8以及D10的平面銑刀，R4以及R5的球面銑刀，所有銑刀都是涂層刀具[3]。

1.2 切削加工工藝改進

1.2.1 粗加工工藝改進

通過CAM數控編程軟件編寫模具加工數控程序，在進行粗加工工藝時，為了提高切削加工的速度，一般選用直徑較大且強度較高的銑刀，確保在快速切削、較大進給量加工狀態下不會損壞。然而，由于粗加工使用的切削刀具直徑較大，無法加工到零部件轉角、邊緣等位置，會在此處留下較多的余料，給后期精加工帶來較大的問題[4]。所以，在結束粗加工以后，還需要在精加工之前去除掉余料，目前經常采用的方法是等高粗加工、邊界加工以及IPW小平面體等。而第一種是現階段最常用的方法，具有程序編寫簡單、加工便捷等優勢[5]。

在計算機仿真軟件中，選取直徑為16mm的銑刀進行型腔加工，能夠模擬出實際的余料大小與位置。在加工中心中選擇等高粗加工，使用半徑為4mm的球頭銑刀加工余料，然而這樣的方法無法提高加工效率。本文深入探究問題本質，在原有加工方式基礎上進行改進，得到改進前后加工工藝對比表，如表1所示。

1.2.2 精加工工藝改進

進行精加工的最終目的是確保工件的外形尺寸以及表面粗糙度等形位公差與位置工程達到圖紙要求。

在進行精加工工序程序編寫時，要根據每一次加工位置的具體特征設置相應的程序，選取適宜的加工方式、切削刀具以及工藝參數等，之后將每一個部分的加工方式聯系起來，形成一個完整的加工流程，更好的改進和選擇切削刀具[6]。在實際精加工編程中，總體來說數控程序較為簡單，但是由于每處加工特征不相同，所以造成刀路不整齊，如圖2（a）所示。為了改進這樣的問題，將以往的加工工序進行細化，使得編程較為困難，程序數量增加，但是刀路平整，可以獲得更好的加工品質，如圖2（b）所示。

2 ?基于數控銑削加工的模具加工切削參數改進

在進行模具型腔粗加工時，為了能夠在最短的時間內完成加工任務，需要采取較大直徑的切削刀具、盡可能大的切削速度以及進給量。根據直徑16銑削刀具使用參數可知，可以達到的切削速度為235-380m/min，進給量為0.15-0.40mm/z，為了減少加工時間，在進行粗加工時，采用刀具的最大切削速度以及進給量進行加工，另外，為了降低粗加工中的余料量，選取刀具直徑為12mm。通過計算可以得知，實際的材料去除率為12550（mm3/min），而機床能夠實現的最大材料去除率為78540（mm3/min），由此可見，實際加工過程中考慮加工穩定性與安全性，加工效率較低，依舊存在非常大的提升空間。在進行切削參數優化時，可以增加切削速度以及進給量來提高模具數控加工效率。

3 ?結語

隨著現代社會經濟的進一步發展，機械行業加工能力的要求越來越高，不僅要保證機械加工能夠具有較高的效率，同時還要保證機械加工品質。在進行模具型腔加工時，要根據具體加工尺寸與形狀類型，選取適宜的加工工藝與切削參數，在提高效率的同時保證加工品質。

參考文獻：

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