模具深腔曲面多軸數控銑削加工技術的探究

王東征

摘 要：伴隨著社會的發(fā)展，對機械制造業(yè)的要求越來越高，為了滿足社會對機械制造業(yè)的要求。我國需要制造一大批的技術型人才。這些人才需要具備高技能、高素質、操作性高的技能。需要對模具深腔曲面多軸數控銑削加工的技術進行加強和培訓，為模具制造業(yè)的發(fā)展提供一定的基礎。模具制造業(yè)是我國發(fā)展的一大產業(yè)，要想發(fā)展模具產業(yè)，需要對技術進行改善和提升，就目前的狀況而言，多軸數控加工中還存在一些問題，我們可以從這些問題著手，分析和研究模具深腔曲面多軸數控銑削的加工技術，根據分析的結果提出一些解決措施。

關鍵詞：多軸數控加工；數控機床；銑削加工；刀具路徑

一、主要問題

模具制造與其他產業(yè)相比具有很多優(yōu)點，比如所需要的成本比較低，對環(huán)境產生的污染力也比較小等。想要發(fā)展模具制造業(yè)就需要模具水平達到一定的程度，就要保證制造業(yè)的發(fā)展速度和產品的質量。模具制造業(yè)是高新技術制造產業(yè)的重要組成部分，且我國現在制造業(yè)的評價水平也以模具工業(yè)的發(fā)展水平為準，是重要的評價指標。傳統的模具加工模式使用的工具是三軸數控機床，伴隨著模具制造技術的提高，多軸銑削加工逐漸取代了傳統的三軸數控機床。要想提高多軸加工時的加工精度，就需要對多軸銑削加工技術進行探究，在技術上進行改進和提高。

目前的現狀主要存在的問題有兩種，分別是：工件的定位問題、數控機床問題。對模具生產制造的過程進行分析可以得出，多軸數控加工技術比較容易受到外界因素的影響，這就會產生一些問題，主要有：工件的尺寸檢測需要確保準確無誤，且尺寸檢測時需要大量的成本資金；工件在裝配時對夾具和進度都有不同的要求；在裝夾階段中可能會有一些比較難識別的深腔曲面，這些深腔曲面在加工時存在一些缺點，比如：需要花費大量的時間、在加工時的工作效率也比較低等。對于數控機床技術的問題而言，現在的機床加工水平有限，使得數控機床的性能沒有發(fā)揮到最大的作用，得到了一定的限制。在工藝的參數設置上比較保守，不善做出創(chuàng)新和改變，這就對數控機床技術的發(fā)展產生阻礙；有時在運行過程中可能會出現參數不匹配的問題，對機床性能有比較大的影響。

二、多軸數控銑削加工的主要影響因素

1.順削受力的影響。在多軸數控加工中工件會受到多種力的作用，比如：軸向分力、切向分力、徑向分力、微元刀刃所受到的分力等。要想使每個刀齒的切削厚度由最大值逐漸減小直至降為零，就要將順銑切削模式應用到數控加工中。工作過程中刀具會由切入狀態(tài)轉變?yōu)榍谐隣顟B(tài)時，會受到工件的擠壓力，刀具受到的擠壓力不均衡，可能出現切削不徹底的問題。按標準情況來說，刀具切出以后，切出的角度達到九十，此時的切削厚度為零。

2.刀具傾角的影響。在多軸數控加工中常用的工具是球頭刀，球頭刀前角和側傾角都會對銑削階段的切削力產生影響，其中前傾角對刀具切削力的影響最大。刀具的傾角一旦發(fā)生變化，水平方向和垂直方向的瞬時未變形切削厚度都會發(fā)生變化。如果前傾角不為零，有效切割速度和瞬時未變型切割厚度之間有一定的差異，因為這些差異，所以工作人員需要采用逆銑削加工方式。逆銑削加工方式指的是刀具在水平方向上進行反向水平運動，垂直上進行進給運動?？偟膩碚f，刀具傾角會對深腔曲面多軸數控加工的切削能力產生影響，也會對機床的加工效率和工作質量產生影響。

三、多軸數控銑削技術的改進

1.合理確定設計變量。從多軸數控加工的過程中來看，加工刀具的參數變量、刀具傾角、切削寬度和切削速度等都會影響切削的效果。如果設備切削穩(wěn)定性出現問題，則會使刀具變形幅度增加，根據實際的設備要求，做出準確的參數設置。對模具深腔曲面加工技術進行分析，通過構建銑削力模型，來對順銑、逆向對平頭銑刀和球頭刀產生的影響進行分析。對模型進行分析，然后對這些因素產生的影響進行探究。

2.刀具的路徑優(yōu)化。深腔曲面數控加工中常用的銑削方法有順銑和逆銑。不管是順銑和逆銑都可能會出現“讓刀”現象。設備的切削力和刀具的材料等都可能會產生“讓刀”現象，要想保證加工時的精度就需要使用變形量相對較小的銑削工具。在基本條件相同的情況下，實驗數據表明，順銑表面粗糙度在精加工的環(huán)境下要低于逆銑表面的粗糙度。因此要想提升加工的精度可以采用順銑，對于想要獲得理想的表面粗糙度可以采用逆銑。垂直側壁的走到方式主要有四種，分別是：垂直上坡模式、垂直下坡模式、等高上坡模式和登高下坡模式。影響這些模式的主要因素有正前傾角、負前傾角、正側傾角和負側傾角。經過實驗得出，在其他條件相同的情況下等高上坡和垂直上坡是比較理想的走刀方式。在型腔加工階段時采用登高上坡加工方式，會減少空刀量的基礎，提高數控系統的工作效率。

3.模具深腔加工誤差分析。加工誤差問題的主要因素是多軸數控銑削加工中的熱縮刀具系統變形，機床本身和熱變形問題對加工的誤差影響比較小，可以忽略不計。曲面加工過程中常用的工具有許多，比如：球頭刀等。在切割時路徑等會產生差異，所以在預測加工誤差進行補償的基礎上，可以提高加工的深度。

四、模具深腔曲面多軸數控加工技術的展望

根據目前曲面多軸數控加工技術的現狀來看，從切削條件對銑削力的影響進行考慮，對球頭刀銑削工作進行更加深入的研究。銑削加工中常見的問題包括切削振動，在以后對數控的技術研究中可以加大這方面的研究。

五、總結

多軸數據加工中常見的重要問題包括工件定位和數控機床技術對于多軸數控。對于銑削技術的改進措施可以通過以下幾個措施，比如：合理確定設計變量、對刀具的路徑進行優(yōu)化、對模具深腔加工進行誤差分析，然后提出對應的解決措施。通過實驗數據的分析，來提高深腔多軸數控加工技術的加工深度，為我國模具產業(yè)的發(fā)展打下堅實的基礎。當前社會需要高技術、高素質、高能力的人才，為滿足社會的發(fā)展，需要打破傳統的教育理念，改變錯誤的認知，把培養(yǎng)高素質技術型人才納入教學重點，為我國模具制造業(yè)培養(yǎng)一系列的人才，促進模具產業(yè)的發(fā)展。

參考文獻：

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