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高速铣削加工技术在汽车模具制造中的应用

更新日期:2007-10-21  作者:  来源:光学精密机械网(ChinaOptic.Com.Cn)收集整理

限于技术发展当前的水平,五轴联动切削机床2根旋转轴的运动速度和加速度较低,导致五轴联动铣削往往不能够充分发挥高速切削机床的性能和威力。此时,比较恰当的折中方案是3+2轴加工,既保证工件轮廓上各点切削时几何运动条件基本相同,又使轨迹运动速度和加速度比较高。实际运用中首先将工件轮廓划分为不同区域,在各区域内尽可能最优地调整刀具的方位。随后采用三轴联动插补方式切削加工工件各区域轮廓,虽然不能保证切削条件完全不变,但可以避免发生不利的情况例如刀具头部中央参与切削。

实践经验表明,使用圆柱立铣刀五轴联动铣削时走刀间距宽阔,对于所需要的人工后加工反而产生不良作用,因为工件轮廓上指明后加工位置的凸峰彼此间隔也远得多,人工打磨后形成起伏不平表面的可能性增大,这在汽车覆盖件模具是不允许的。相比之下,使用球头刀具走刀间距小得多,产生的近似轮廓上很接近的凹槽低谷,能够为人工打磨模具表面指明方位。

模具工业对机床工业提出了特殊要求,其中一个突出的发展趋势是五轴联动机床。统计数字显示,德国一些专门化机床生产厂家全部产品的50%~80%提供给模具制造厂家,其中有至少16%最多达到50%~60%的五轴联动控制机床。甚至还有厂家批量生产和提供最多可以六轴插补的数控机床,主要用于加工斜面和孔。除此之外,仍然有相当比例的仿型铣床提供给模具制造厂家,不过数量逐年下降。通用机床生产厂家也有很高比例的产品提供给模具制造厂家,但主要用于加工制造中小模具,如家用器具模具或玩具模具。其中五轴联动机床的比例不高,仅占大约3%~5%。

机床的每一根运动轴都是一个误差来源。五轴联动机床上2根旋转轴运动的出现,使得加工精度比三轴联动机床较难达到指定数值,但0.1mm数量级的模具制造精度不难达到。机床制造厂家认为,精度问题不是决定性的,并没有阻挡投资生产五轴联动机床这一发展趋势。影响五轴联动机床运动精度和速度的首要因素是控制系统的性能,然后是驱动系统的性能,以及机械设计的水平。

3 模具加工的自动控制

只有建立从产品设计工艺规划、数控编程到铣削加工的全局观念,也即CAD/CAM技术集成一体,才能够为五轴联动铣削自由表面提供适宜的实现途径。
拥有五轴联动机床的模具制造厂家,对单单只采用CAM技术的做法提出了批评。在实践中可以发现,汽车制造配套厂家有一小部分工作,是直接利用CAD数据经由数控铣削完成。而大部分的工件几何数据,还是由客户以仿型样件或设计模型的形式提供。不几年前,汽车工业开始要求完全放弃使用样件和模型来制造模具,尽管这一目标短时间内不容易实现。

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