五軸高速加工中心在汽車覆蓋件模中的應(yīng)用

　　高速切削理論隨著數(shù)控加工設(shè)備及高轉(zhuǎn)速加工刀具技術(shù)的發(fā)展而日益被人們所接受;高速切削是一個(gè)綜合的概念，它涉及到很多不同的技術(shù)領(lǐng)域，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的加工理念發(fā)生了根本性的變化。面對(duì)如此全新的加工技術(shù)，如何有效地運(yùn)用它，對(duì)汽車模具制造工藝來(lái)說是一個(gè)新的挑戰(zhàn)。

　　一、汽車覆蓋件模具有著自身的制造特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：

　　模具的工作部分形狀均為非數(shù)學(xué)曲面構(gòu)成，其表面要求圓滑、光順無(wú)波紋、棱線清晰，由于一個(gè)汽車覆蓋件零件通常需要數(shù)副模具才能完成，且各工作型面都要符合于同一個(gè)數(shù)學(xué)模型，因此，其表面粗糙度、形狀精度要求都很高，在斜楔類模具中有多個(gè)不同的沖切方向，這就要求制造設(shè)備具有任意旋轉(zhuǎn)角度的功能

　　二、高速銑削設(shè)備的性能

　　我公司五軸高速銑設(shè)備的主要工藝性能：主軸最高轉(zhuǎn)速18000r/min，主軸最快進(jìn)給速度25m/min，A軸旋轉(zhuǎn)角度±110度，C軸旋轉(zhuǎn)角度±360度，軸向和徑向切深≤0.3 mm，安裝刀具長(zhǎng)度不得大于300mm，重量不得超過5公斤，可五軸連動(dòng)

　　高速銑削特點(diǎn)：由于轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給快、切削量少，因而切削力小、切削溫度低、刀具撓變小，可以獲得很高的加工表面光潔度，加工效率高;但要求切削載荷均勻。

　　三、高速銑削工藝的設(shè)計(jì)

　　汽車覆蓋件模具零件的加工主要以型面為主，按加工目的不同分為粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段。

　　1、粗加工

　　以單位時(shí)間內(nèi)材料的最大切除量為目 標(biāo)，表面質(zhì)量和形狀精度要求不高。由于工件大多以鑄件為主，其加工表層硬點(diǎn)多且不均勻，公司高速銑設(shè)備少，粗加工我們采用強(qiáng)力銑數(shù)控設(shè)備，刀具選擇 Φ63R8環(huán)形銑刀進(jìn)行等高切削。

　　2、半精加工

　　消除粗加工留下的誤差，形狀達(dá)到一定的精度，使精加工余量更為均勻，為高速精加工做好準(zhǔn)備。由于粗加工后留下的余量是一種 鋸齒形，特別是轉(zhuǎn)角處的余量更大，所以仍使用常規(guī)數(shù)控設(shè)備，選擇Φ30球頭銑刀進(jìn)行半精加工。其工藝方法是：先用小直徑球頭銑刀將轉(zhuǎn)角處的余量清均勻，再 用Φ30球頭銑刀對(duì)大型面進(jìn)行組合加工。

　　3、精加工

　　去除半精加工余量，使型面精度達(dá)到技術(shù)要求。精加工采用高速銑削設(shè)備，選擇Φ20球頭銑刀進(jìn)行平行線切削方式，以獲得高質(zhì)量的工作表面，減少鉗工的研配量。

　　精加工中三軸聯(lián)動(dòng)銑削與五軸聯(lián)動(dòng)銑削的選擇：由于曲面加工是一種點(diǎn)接觸銑削方式，而模具型面曲率變化大，在使用球頭銑刀進(jìn)行三軸聯(lián)動(dòng)銑削時(shí)，刀具與工件的接觸點(diǎn)是隨著曲率的變化而變化的，刀尖點(diǎn)切削速度為零，切削力最小，該點(diǎn)參加切削會(huì)使加工 表面質(zhì)量下降，刀刃磨損加劇，同時(shí)會(huì)使機(jī)床主軸Z向受力加重。刀具徑向點(diǎn)切削速度最大，其切削力最大，該點(diǎn)參加切削同樣會(huì)加快該處的刀刃磨損。(圖為三軸連動(dòng)切削過程中刀片的失效形式)也就是說，整個(gè)切削過程中切削力是在不斷變化的，刀具直徑越大切削力變化大。因此，應(yīng)盡量選擇小直徑球頭刀具，以減少切削力的變化。但對(duì)于陡壁加工，直徑小、刀桿長(zhǎng)則不利于高速加工。

　　與三軸連動(dòng)銑削相比，五軸聯(lián)動(dòng)銑削具有一定的優(yōu)勢(shì)。它可通過兩根旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)，始終保持刀具軸線與工件表面成一定(或一定范圍的)角度，避開最大切削速度點(diǎn)和切削速度為零點(diǎn)，使切削力保持一定的穩(wěn)定，陡壁的加工也不必加長(zhǎng)刀桿，對(duì)于模具上有多個(gè)不同的沖切方向的輪廓面和孔，采用五軸聯(lián)動(dòng)銑削還可簡(jiǎn)化加工過程，減少對(duì)刀找正等輔助時(shí)間。但五軸聯(lián)動(dòng)設(shè)備的主軸過大，夾持的刀具直徑小而短，加工中可能會(huì)與工件發(fā)生干涉，這就限制了它的旋轉(zhuǎn)角度，對(duì)于窄而深的波谷、深腔等零件難于加工。

　　因此，五軸聯(lián)動(dòng)銑削方式在汽車外覆蓋件模具制造中，目前主要運(yùn)用于型面比較平坦、曲率小且變化不大的模具零件，如汽車外覆蓋件模具等。但汽車外覆蓋件零件型面復(fù)雜、曲率變化大的較多。