五轴联动高速铣加工在冷、温锻模制造方面的应用- .pdf

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1、ResearcIl＆1．传统的冷温锻造凹模制造过程难以适应小批量、多品种的生产方式。一般情况下，电冷、温锻造凹模传统的制造过程为：模坯粗加极准备和放电加工至少要2天的时间，整个模具制造周工一热处理一预应力环压装一精车／磨一放电加工一模期在l0天以上。成形冲头类模具因电加工余量较大，有腔研磨／抛光。以上制造过程中，放电加工是模腔成形时放电加工需要2天以上，整个模具制造周期长达15天的关键工序，也是整个模具制造过程中占用制造周期最以上。长的一个工序。传统的冷、温锻造模具制造过程中，放(5)因电极损耗影

2、响，模具加工一次合格率低。电加工占有重要地位。几十年来，用于模具生产的各种如汽车等速万向节星形套模具的一次加工合格率仅有放电加工设备也取得了巨大的进展，放电加工成形的精70％，大量模具需要二次修复，加工成本也难以得到有度、效率逐年提高。在全球推动绿色制造的形势下，效控制。冷、温锻造生产得到了快速发展，对冷、温锻造模具的放电加工的工业化应用已有几十年的历史，鉴于制造精度和快速制模要求越来越迫切，传统的放电加工近期新的技术很难突破，我公司在2004年引进了瑞士越来越不能满足需要。MIKRON三轴高速铣

3、床，2007年又引进了五轴高速铣模具的放电成形主要不足之处表现为：床，由此模具的主要加工形式也发生了变化。(1)因电加工白层影响，在生产过程中，模具早2．冷温锻造凹模高速硬铣成形制造过程期开裂现象较为普遍，模具寿命始终没有大的提升。冷、温锻造凹模高速硬铣成形制造过程为：模坯(2)电加工表面粗糙度达不到冷锻模具要求，同粗加工一模腔粗铣成形一热处理一预应力环压装一精车时为了尽可能消除白层的影响，在后续工序中还需大量／磨一装配基准一模腔高速硬铣成形一模腔珩磨／抛光。人工研磨抛光，生产周期长且影响尺寸精度

4、。数控高速切削加工作为模具制造中最重要的一项工艺，(3)加工尺寸精度不高，如汽车等速万向节星形是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。通过几套成形模具尺寸精度希望控制在0．015mm以内，当模腔年摸索与实践，我们基本掌握了高速铣加工的特点，与采用放电加工一研磨一抛光成形时，模腔尺寸精度往往在电加工方式相比，有以下几点优势：0．05mm以上，难以满足客户对精密锻件不断提高的质(1)省略了电极加工，减少了生产准备时间。特量要求。别是高速铣削的高效率切除金属的特点，使模具制造周(4)放电加工需要预先制

5、造电极，加工周期长，期大为缩短。以汽车等速万向节星形套成形凹模为例，注：本文获“高档数控机床与基础制造装备——重量1～2kg复杂零件的冷锻模具和6～10mmd0厚复杂零件的精冲模具”科技重大专项支持。跏旺—苎■■堕■■■■■皇■■■壁■■■里●■■_JR咖rc『l＆比砌一个未经预铣加工的模腔，全部精密铣削(硬铣)成形参数，有利于降低刀具磨损，减少后续加工，是汽车模可在2～3h内完成，模具加工周期缩短至3天以内。模块具加工技术发展的潮流。适合于使用球头铣刀加工ll,ittt标准化后，可在计划下达的4

6、h内将模具加工完并交付使率的凸表面和较浅的凹表面，也可用于使用铣刀侧面加用，这在以前是不可想象的。工自由表面。采用五轴高速切削技术加工时，必须考虑(2)高速加工可以一次将型腔和定位销孔加工完尽可能用最短的切削刀具完成整个模具的加工，从而使成。模具型腔尺寸精度可以达到0．O15mm以内，等分度加工模具精度高、表面质量好，避免返工，同时减少人误差达到±1。与电加工相比，提升了模具的加工精工抛光时间，图1所示为五轴加工路径的情况。度，为精锻件质量水平的持续提高提供了坚实的保障。使用短的切削刀具是五轴加工

7、的主要特征。短刀(3)高速铣削使切削系统的工作频率远离机床的具会明显地降低刀具偏差，从而获得良好的表面质量。低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏五轴联动铣削加工模具的目标是：尽可能用最短的切削感，由此降低了模具表面粗糙度。在模具的高淬硬钢件工具完成整个工件的加工，也包括减少编程、装夹及加(58～63HRC)的加工过程中，采用高速切削成形的工时间来得到更加完美的表面质量。模具，后续只需挤压珩磨和抛光后即可交付使用，但电(2)“3轴”和“3+2轴”加工只要工件型腔加工白层用挤压珩磨很难完全

8、去除。不是很深，三轴刀具路径就足够了。如果工件型腔很深(4)高速铣削模具表面没有电加工产生的微裂并有很窄的部位，使用纯粹的三轴刀具路径来完成整个纹，杜绝了表面早期开裂失效。原来星形套闭塞成形模精加工是不够的。这种情况下，差的表面质量和较长的具寿命只有4000件左右，寿命很不稳定，现在已提高加工时间随之而来。图2所示为三轴刀具路径的情况，到了2万件以上，且寿命稳定。这时，最短刀具的走刀长度必须很长，以期在垂直的方(5)模具在使用过程中往往需要多次修复，过去向上能够加工到工件的所有区域