五軸加工中心應(yīng)用于模具加工的優(yōu)勢(shì)

發(fā)布日期：2022年10月07日

隨著大眾對(duì)消費(fèi)品的多品類、高質(zhì)量、快速更迭的不斷需求，作為產(chǎn)品批量生產(chǎn)之母的模具，在其自身加工制造的精度與效率方面受到了挑戰(zhàn)。由于市場(chǎng)需求的推動(dòng)，模具加工所采用的機(jī)床也逐漸從傳統(tǒng)的三軸加工中心向五軸加工中心轉(zhuǎn)變。因此，在模具加工中發(fā)揮五軸加工中心的加工優(yōu)勢(shì)，對(duì)提高模具生產(chǎn)的精度與效率，具有不一樣的意義。

模具側(cè)壁的加工

為了便于產(chǎn)品脫模，模具模腔側(cè)壁通常設(shè)計(jì)為具有一定斜度的平面。使用傳統(tǒng)的三軸加工中心加工通常有兩種辦法進(jìn)行加工:一種采用球形或環(huán)形的刀具，將斜面與曲面等效處理，這種加工方式刀具與工件為點(diǎn)接觸，加工的效率非常低下。另一種采用定制斜度的錐形刀具，利用刀具側(cè)刃進(jìn)行高帶寬切削，這種加工方式刀具只適用一個(gè)斜度的斜面加工，并日因?yàn)榈毒唛L(zhǎng)度較長(zhǎng)端部變細(xì)，導(dǎo)致刀具剛性較差，加工效果不一致。使用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心加工模具側(cè)辟，對(duì)干幾形模具側(cè)辟?？梢酝ㄟ^改變刀具的軸向，使刀具的軸線與模具側(cè)壁相互垂直,利用盤形銑刀或直徑較大的平頭銑刀進(jìn)行端銑，以獲得更好的加工質(zhì)量。對(duì)于凹形模具側(cè)壁，則無需采用定制斜度的錐形刀具，可直接使用通用的圓柱形球頭或環(huán)形刀具，通過刀具軸向的傾斜實(shí)現(xiàn)側(cè)刀銑削，在大幅降低刀具成本的同時(shí)，也減少了刀具的更換提高效率。

模具的曲面部分加工，是模具加工中最為耗費(fèi)時(shí)間與成本的。使用三軸加工中心加工模具的曲面，主要是利用球頭銑刀的球形端部進(jìn)行切削。球頭銑刀具有確定的球心以及半徑，使自由曲面的加工切削點(diǎn)計(jì)算簡(jiǎn)化。刀具軌跡計(jì)算效率得以提升。在曲面曲率、曲面法向變化較大的曲面加工中,刀具切削的工作點(diǎn)產(chǎn)生大幅變化，但在一定的主軸轉(zhuǎn)速下，球頭銑刀其球頭上各個(gè)點(diǎn)由于其相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸的半徑不同，切削線速度相差其遠(yuǎn)，加工后的曲面表面質(zhì)量一致性較差。如果加工的曲面存在法向量與刀具軸線平行的點(diǎn)，則采用球頭銑刀加工該點(diǎn)時(shí)切削速度為零。這意味著刀具在加工該點(diǎn)及該點(diǎn)附近的位置時(shí)，主要是依靠擠壓而非切削實(shí)現(xiàn)加工。這種加工狀態(tài)不僅會(huì)對(duì)機(jī)床和刀具產(chǎn)生較大的損傷，曲面的加工質(zhì)量也無法滿足需求。使用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心加工模具曲面,對(duì)于凸形曲面可采用刀具圓柱面進(jìn)行側(cè)刃加工。相比于端部切削，側(cè)刃切削方式可以增加刀具與工件的接觸帶寬，提高切削效率。對(duì)于心形的曲面可采用環(huán)形刀具代替球形刀具進(jìn)行加工。環(huán)形刀具與球形刀具都具有法向自適應(yīng)性，但環(huán)形刀具的優(yōu)勢(shì)在于環(huán)面軸向曲率半徑與刀具直徑不相關(guān)，加工小曲率半徑區(qū)域時(shí)，環(huán)形刀具的剛性更優(yōu)。對(duì)于環(huán)形刀具的環(huán)面上各點(diǎn)，其旋轉(zhuǎn)半徑的變化較小，加工的表面質(zhì)量一致性更優(yōu)秀。通過刀具軸線的變換，可以避免環(huán)形刀具端部平面對(duì)曲面的過切，使環(huán)形刀具更適用于模具曲面的加工，提高加工質(zhì)量。

結(jié)語