模具型面和修邊刃口的精細(xì)化加工

模具型面和修邊刃口的精細(xì)化加工當(dāng)前轎車覆蓋件模具的發(fā)展進(jìn)入了新的階段，模具質(zhì)量要求越來越高，模具開發(fā)周期卻越來越短。實(shí)現(xiàn)模具型面和修邊刃口的精細(xì)化加工為適應(yīng)這種發(fā)展趨勢提供了有效的途徑。車身覆蓋件模具的加工主要是型面的加工和修邊刃口的加工。型面加工中傳統(tǒng)工藝是粗加工f半精加工一精加工一清根。轉(zhuǎn)到裝配工藝后，鉗工一般先用砂輪機(jī)打磨，然后再用粗油石修拋,最后再用細(xì)油石修光。這樣往往會(huì)產(chǎn)生兩方面的問題：一是由于砂輪機(jī)修研磨造成型面產(chǎn)生0.1?0.2mm的誤差，二是鉗工的修磨裝配周期較長。對于修沖類模具的刃口加工，通常都是先加工完，留量淬火，最后再由鉗工逐一修研，這樣造成裝配精度和周期都不能保證，尺寸精度也因?yàn)樾扪械脑蛴幸欢ǖ某鋈耄３Ｔ斐砷g隙不均勻、修邊毛刺很大。在上述加工中實(shí)現(xiàn)精細(xì)化加工可以在較大范圍內(nèi)改善型面質(zhì)量，可以不用研配就壓件，修邊刃口的間隙合格率達(dá)到75%以上，大大提高質(zhì)量和效率。精細(xì)化加工型面加工以我廠轎車門外板拉延凸模為例，該工件材料為MoCr鑄鐵合金，硬度HRC28左右。機(jī)床的加工參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速6000r/min,切削線速度400m/min,進(jìn)給速度F=4000mm/min,每齒進(jìn)給Fz=0.5mm/r,切深A(yù)p=0.2mm,步距Ae=0.4mm,干式冷卻，刀具直徑（p30mm。經(jīng)過12h的加工后，可以看到表面粗糙度非常好（見圖1）,模具型面手感光滑。如用戶沒有型面方面的拋光要求，可以不用修拋，直接拉件；如果用戶有要求，可直接用150#油石拋光,型面可達(dá)到鏡面效果。這樣每標(biāo)準(zhǔn)套（一個(gè)門外板拉延模為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)套）可節(jié)約鉗工工時(shí)約30?35h。修邊模具刃口的加工修邊刃口的間隙、尺寸精度非常重要，往往因間隙的大小不合理、尺寸精度超差而造成帶毛刺或刃口使用壽命太短，從而影響了尺寸精度。我廠的主要工序如下：修邊輪廓粗銑（STOCK=1mm留10mm量）一修邊輪廓精銑（STOCK=0.3mm）fR角清角（STOCK=0.3mm）f拆卸淬火一拼裝一申20mm超硬刀加工一申16mm清角一申10mm清角一申8mm清角（一般在設(shè)計(jì)時(shí)沒有特殊要求工藝圓角留R4mm）。按照這種工藝路線，我們最后獲得的修邊刃口間隙合格率能達(dá)到75%?80%，如果角設(shè)計(jì)合理，完全可以達(dá)到100%。本例中我們選擇的是HITACHI整體超硬立銑刀，刀具的參數(shù)如下：轉(zhuǎn)速1500r/min,進(jìn)給量2500mm/min。影響超精加工的尺寸精度、表面粗糙度的因素對于數(shù)控加工而言，影響加工精度的因素歸結(jié)起來有如下幾類：設(shè)備的幾何精度和線性精度、插補(bǔ)性能等；機(jī)床的結(jié)構(gòu)和剛性對加工的影響；切削過程中的熱變形；加工余量的大小；刀具材質(zhì)、切削參數(shù)的選擇；環(huán)境溫度變化影響；裝夾、二次找正、定位及操作人員的責(zé)任心。設(shè)備的結(jié)構(gòu)對于超精加工的影響首先，設(shè)備的結(jié)構(gòu)決定了設(shè)備本身的重量，根據(jù)能量守恒定律，加速度就直接轉(zhuǎn)變成設(shè)備動(dòng)態(tài)響應(yīng)的能力，這就是直觀的所謂伺服控制時(shí)間，一般要控制在4ms以內(nèi)才能達(dá)到要求。其次，設(shè)備的結(jié)構(gòu)又決定了設(shè)備的剛性，進(jìn)而決定了設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，包括主軸帶刀柄后，全范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)是否振動(dòng)的問題。往往輕銑床或門橋移動(dòng)式銑床的剛性不好，轉(zhuǎn)速在6000?8000r/min時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，這種振動(dòng)表現(xiàn)在模具生產(chǎn)中就是通常的“皮現(xiàn)象〃。設(shè)備的精度按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，NC試驗(yàn)、Bar檢驗(yàn)精度必須達(dá)到要求，另外對于設(shè)備的定位精度、重復(fù)定位精度和反向間隙要求也是極嚴(yán)格的。3?刀具的磨損無論是刀具的型面磨損還是輪廓磨損對加工都會(huì)產(chǎn)生很大的影響。刀具磨損主要分為三個(gè)階段：急劇磨損階段，這個(gè)階段約持續(xù)20min左右；恒定階段，這個(gè)階段刀具運(yùn)行平穩(wěn)；緩慢磨損階段，這一階段隨時(shí)間推移，磨損加速，導(dǎo)致表面粗糙度下降很快。熱變形對于超精加工的影響切削熱一般情況下存在于三個(gè)方面：工件約占20%,鐵屑約占70%，刀具約占10%。對于超精加工來說，刀具帶走的10%熱量十分關(guān)鍵。因?yàn)樵谡麄€(gè)裝夾系統(tǒng)里面，10%的熱量能使刀具連同裝夾系統(tǒng)伸長約0.015?0.02mm,如果切深在0.5mm以上，這個(gè)現(xiàn)象會(huì)非常明顯。材質(zhì)的情況、余量大小、切削參數(shù)的選擇被加工材料的材質(zhì)、余量大小是非常重要的。材質(zhì)不同，熱處理手段不同，硬度不同，讓刀量就不一樣。余量大了，對于型面加工來說，特別是側(cè)面的讓刀會(huì)非常嚴(yán)重。通常情況下，如果側(cè)面留量達(dá)到0.5mm,側(cè)面讓刀最少也要0.06?0.08mm左右。如果側(cè)面余量為0.2mm，則面的讓刀在0.02?0.04mm。6?環(huán)境溫度的影響以Heidenhain線性光柵尺為例，同一溫度下的誤差基本為重復(fù)性誤差，但在不同溫度下，它的誤差就會(huì)很大，如沒有恒溫裝置的車間，溫度變化10°C，其定位精度的變化就是0.