掌握高频模加工方法(上)

1、第六章 掌握高频模加工方法(上教学提示:通过前面几个章节的学习, 学员对金属雕刻的过程、 工艺规划以及一些基本的雕刻参数都有了初步的认识 及理解,可以加工简单的产品。但是对于这些参数的理论根据还没有形成系统的知识体系。那么, 如何培养学员对于 “复杂工件” 会分析、 会规划、 会用刀、 会查表, 最后生成高效优化的刀具路径, 而且学会判断刀具路径的合理性, 这就需要有理论作指导, 有 “规矩” 可查询, 本章和第七章重点就是针对 “复 杂工件”的加工工艺方法、如何用刀、重要参数及功能等进行了详细讲解,并给出理论依据。本章重点讲解了金属加工的工艺方法:对使用“开槽式等量切削”的方法去粗、多把刀具

2、清角的方法进行 了系统详实的讲解。教学重点:1、分析高频模的特点,提出工艺解决方法开槽式等量切削加工。2、提出开粗、精修加工方法,分析刀具在加工中的受力状态。3、分析刀具的选择对于加工成品的影响,强调刀具的重要性。4、提出刀具选择的原则:产品特点和切削原理,提出锥刀和螺纹铣刀的使用方法。5、通过高频模实例的讲解,形成一套完整的设计思路。6.1 高频模特点与加工工艺方法教学目的:本节主要根据高频模的特点, 从复杂高频模的加工要求入手, 分析并提出高频模的加工工艺方法和用刀方案, 使学员掌握规范的加工工艺。教学重点:1、分析复杂高频模的特点,提出加工要求;2、深入讲解开槽式等量切削、多把刀具清角的

3、加工工艺。在前面第三章的讲解中我们已经对高频模的特点进行了详细的分析。 本章我们重点是根据模具的特点及加工 要求提出高频模的加工工艺方法。1、高频模的形态要求高频模是通过压制到皮革表面上形成凹凸鲜明的“立体形态” ,并且这些“立体形态”要求丰富、饱满, 所以相对应模具上的雕刻区域的深度要深、加工范围要大。一般在高频模加工中雕刻区域占毛坯材料的 60%到 80%,雕刻深度为 23mm,压制的皮革“立体形态”高度差最大可达到 23mm。一些名牌厂家对皮革上图 案形态要求更加饱满,还采用了上下模相互配合的加工方法,确保压制的“立体形态”能够达到 3mm 甚至更-89-90- 高的高度。2、高频模加工

4、的效率要求从现在的市场角度来分析, 高频模具目前在精雕机的加工业务中已经成为附加值较低的产品, 客户获利完 全靠批量生产,单件利润极低。这就要求在产品合格的情况下,能够在规定的时间内完成产品的加工。3、高频模开粗加工与精修加工的比较从加工的时间的角度分析, 虽然边角区域占的面积相对较小, 但是由于只能使用较小的刀具加工来保证比 较高的仿真清晰度。并且小刀具的强度低导致雕刻过程中容易断刀,所以精加工占的加工时间反而比较多。实践也证明:占了雕刻区域不到 15%的“边角”区域的加工时间却占到了一个高频模加工时间的 65%左 右。4、从加工的角度对高频模特点进行总结根据以上分析,我们从以下几个方面对高

5、频模的特点进行总结:模具特点:高频模雕刻深度深、范围大、加工量也就相应比较大。加工效率:高频模加工效率要求比较高。加工难点:如何提高小刀具加工效率。要解决以上问题,除了硬件过硬以外,还要靠合理的工艺方法。精雕机的加工工艺是由软件专业功能来实现的, 要想充分发挥精雕机的能力, 学会并掌握这些软件专业功 能,才能保证一个较高的产品合格品率和较高的产品加工效率,这样的产品才具备实际市场生存的意义。1、开粗加工的工艺方法在开粗加工中, 去除材料的面积相对比较大, 按照常规的加工工艺方法, 不能够满足雕刻行业中对于加工效 率的要求,所以提出“开槽式等量切削”的加工方法。2、如何理解开槽式等量切削加工为了

6、能够更加明白的理解应用“开槽式等量切削”,我们首先分析在加工中刀具的受力状态。(1雕刻加工中刀具的受力状态分析前面我们讲, 常规小刀具雕刻加工中的断刀问题比较严重。 那么影响刀具断刀的主要问题是什么呢?是 因为刀具在雕刻过程中存在“双边切”和“单边切”两种状态,吃刀量不均匀,致使刀具在雕刻的过程中受 力时大时小,出现断刀情况。如图 6-1所示,刀具沿着未加工的图形区域边缘下刀,在切削材料时主要受到三个方向上的力:进给方 向的切削阻力和两侧的摩擦力。刀具的这种受力状态形象地称为“双边切”状态。为便于后面讲述,我们把 “双边切”状态切削的材料区域称为“双边切”区域。 图 6-1“双边切”状态如图

7、6-2所示,当加工区域的边缘都已经被切开,刀具切削区域中间的材料时,刀具只承受进给方向的 切削阻力和单侧摩擦力,刀具的这种受力状态形象地称为“单边切”状态, “单边切”状态下切削的材料 区域称为“单边切”区域。 图 6-2“单边切”状态(2常规雕刻加工中刀具受力状态的分布在常规的加工中, 刀具的这两种受力状态是交替进行的。 也就是没有办法划分出哪里是 “双边切” 区域, 哪里是“单边切”区域。刀具在加工中,受力时大时小。遇到这样的情况, 没有其他的办法, 只能通过降低刀具的进给速度来减小刀具加工中的受力。 也就是我 们常说的,刀走的速度慢一点。那么,在相同材料、速度、加工深度的情况下,刀具在“

8、双边切”区域加工时的受力要远远大于刀具在 “单边切”时的受力。 “单边切”状态下刀具受力相对较小,可以进行较高速度的切削进给运动,加工效率 较高,刀具磨损也小,刀具切削声音较为清脆。在侧向进给较小的前提下,还可以使用螺纹铣刀进行较大深 度的切削加工。但是因为我们在工艺规划中无法对两个区域分开加工, 所以只能以刀具在双边切时的受力为准设置刀具 的进给速度。而这个进给速度并不适合刀具在“单边切”区域时的情况。刀具在“单边切”区域时,我们希 望刀具的进给速度能够快一点。在这种加工状态下,我们实际上浪费了很多加工时间,加工效率相应的也就比较低。应在教学中明确地提出“双边切”和“单边切”这两种切削状态,

9、这样有助于学员建立“在不同的切削 状态使用不同的工艺参数”的意识。在教学中要通过实物样品和计算机演示让学员建立“双边切”和“单 边切”切削状态的概念。(3开槽式等量切削加工中刀具的两种受力状态的分布在“开粗加工”中,沿着雕刻区域边缘的加工基本上是“双边切”区域的加工,区域内部的材料(离开 边缘一个刀具直径宽度加工是“单边切”区域的加工。而且“单边切”的区域大于“双边切”区域。在开槽式等量切削的过程中,刀具同样存在“单边切”受力和“双边切”受力两种状态。不过在精雕软件的工艺规划中,我们可以把“单边切”区域的加工与“双边切”区域的加工分开。请看 下面对比加工图:-91- 图 6-3 未开槽加工 图

10、 6-4开槽加工(此例在实际讲解中可以在软件中进行演示并分析开槽加工与未开槽加工的区别。在图 6-4这种情况的加工中,先把“双边切”区域加工完,然后再加工“单边切”区域。这样做的好处是:在开槽的加工中我们可以使用较低的切削进给速度, 在单边切区域的加工中可以使用 较高切削进给速度,这样就可以使刀具受力均衡,提高加工效率。在实际加工中, “单边切”区域和“双边切”区域是在同一切削进给速度下完成加工的。通过减小在开 槽时刀具的吃刀量,来平衡刀具的受力,也就是分层开槽。(培训教师在软件上进行演示,重点突出分层开槽的效果。 精修加工的工艺方法:多把刀清角加工方法(1精修加工的材料区域精修加工的材料区域

11、由以下三个部分组成: 由于开粗加工刀具尺寸较大,在图形区域的边缘留下一部分尺寸未加工到位的区域。 由于开粗加工刀具尺寸较大,在一些小区域中根本下不进去刀,此时这些区域的材料被完整地保留 下来了。 为了实现加工精度的控制,开粗加工中定义的“粗雕余量”所保留的加工材料。(2精修加工中刀具的受力分析在精修材料区域中,图形边缘尺寸未到位的材料区已在开粗工序中加工成“单边切”的区域,那些未下 过刀的小区域,由于区域较小,不再适合进行开槽方式加工,这些区域为“双边切”区域。(3多把刀清角加工的方法在精修加工过程中为了降低单把刀具的加工量, 可考虑使用多把刀具, 使每一把刀具去除量合理, 确保 加工过程畅顺

12、的进行。因此多把刀具清角加工的方法就是不要使用一把刀, 应使用多把锥刀, 利用锥刀的形态特点和清角加工 方式,使每把刀具在材料的去除量和空间形态上作到 均匀分布、 合理负担, 从而保证刀具有一个较低 的磨损 。6.2 刀具的选择和使用教学目的:本节通过讲解选择刀具的原则,使学员在加工中能够灵活的使用刀具,建立规范的刀具使用方法。-92-教学重点:1、讲解用刀必须符合所加工产品的要求;2、强调用刀必须符合切削原理;3、建立规范的用刀方法。我们在前面的学习中, 生成刀具路径时, 刀具要么是老师选择好的, 要么是直接告诉同学们选择什么样的刀 具, 而没有具体深入的讲解为什么选择这样的刀具。 这样做的

13、主要目的是为了不影响同学们掌握前面每个流程中 的重点内容。因为刀具的选择和使用这部分内容,牵扯的知识面比较广,而且理解起来有一定的难度。本节我们就来讲解选刀原则,从以下两个方面展开:根据产品要求选择适合的刀具从切削原理的角度选择合适的刀具1、刀具的大小对 “仿真清晰度”的影响什么是“仿真清晰度”?前面我们讲到:精修刀具是加工开粗刀具加工不到的区域范围 。首先, 既然精修刀具是加工开粗刀具加工不到的地方, 那么精修刀具肯定比开粗刀具小。 要不然开粗刀具 都加工不到,精修刀具肯定也加工不到。为了同学们能够看的更清楚,请看 图 6-5。这张图中平行四边形指的就是我们要加工的区域; 1指的是我 们粗加

14、工的刀具,在图中用一个圆来表示; 2指的是精修刀具,用一个比 1小的圆来表示。从这张挂图上我们要搞清楚以下问题:(1哪部分是残料区域范围?(2形成残料的原因是什么?(3什么是“仿真清晰度”?(4刀具的大小(包括开粗刀具和精修刀具与“仿真清晰度”之间的关系是怎样的?1 122图 6-5在这里第四点是与我们现在讲解的内容相关性最强的。前面所提出的问题也是为了引出第四个问题。 (1图中什么地方是残料区域?-93-图中 A 和 B 所指的区域是残料区域。其中 A 所指是开粗加工后形成的残料区域。 B 部分包含在 A 区域 内的,这部分是精修加工后所形成的残料区域。(2形成残料区域的原因是什么?因为刀具

15、是有尺寸的, 致使刀具无论多小都不可能完全加工掉图形中的尖角区域 (残料区域都是剩余在 这些残料区域,从而形成残料区域。(3“仿真清晰度”:“仿真清晰度” 是指我们的抄图区域与我们实际加工到的图形区域之间的差异程度。 因为存在这些残料 区域,那么刀具的直径越大(包括开粗刀具和精修刀具残料区域就越大,也就是“仿真清晰度”越差,反 之“仿真清晰度”就越好。从上面的分析可以看出,我们在加工中选择的刀具越小,加工出的产品“仿真清晰度”就越好,也就是 加工出的产品就越接近我们设计的产品。2、刀具的大小对加工效率的影响根据前面的分析, 我们加工的时候为了得到更加接近设计的图形区域, 是不是就尽可能的选择小

16、刀具呢? 当然不是!首先影响加工产品的“仿真清晰度”的因素除了刀具直径的大小以外,还有机床的定位精度、重复定位精 度和运动灵敏度,粗略的讲也就是机床的精度。机床的精度差,走刀的时候不平稳,边缘肯定也就不光滑,仿 真清晰度当然也很差。更重要的刀具的大小对加工效率的影响。我们知道,加工一定的区域范围,选用小刀具能保证产品的清晰度,但用的时间较长,加工效率较低。这就要求我们选择刀具的时候,在满足产品清晰度的情况下要尽可能选择直径较大的刀具以提高加工效 率。3、粗加工刀具和精加工刀具之间的关系如何选择刀具,才能够在满足加工要求的情况下,达到加工效率最高呢?我们可以利用刀具分配来实现,即:采用直径相对较

17、大的刀具进行开粗加工(提高加工效率 ,采用直径相对较小的刀具进行精修加工(保证 仿真清晰度 。但是设计路径时前后两把刀具径之间的差值不可以太大,一般不超过 2倍。这是为什么呢?当选择直径较大的刀具作为开粗加工时, 这部分区域所需要的时间就短, 效率表面看上去就越高。 但是从 前面的分析知道,开粗刀具越大,那么开粗后的残料区域也就越大。在精修加工刀具一定的情况下,精修加工 所需要的时间也就越长。 这个时候开粗加工所用的时间和精修加工所用的时间之和不一定就是最短的, 也就是 综合效率不一定最高。这就是我们提出精修加工的方法多把刀具清角的原因。 这样我们就可以选择一把尽可能大的刀具做粗 加工,以便在

18、最短的时间内去除掉大部分的待加工材料。然后通过多把刀清角完成后序的加工。怎样确定粗加工的刀具的大小呢?这又关系到下面的因素。-94-95-1、刀具切削能力的衡量标准切除率在雕刻的过程中,刀具在自身旋转中以一定的速度前 进,达到去除材料的目的。在这个过程中刀具存在两种运 动:刀具自身的旋转运动和刀具在进给方向上的移动。 我们把刀具在进给方向上移动的速度称为切削进给速 度,如图 6-6:切削进给速度是衡量刀具切削能力的一个重要参数,但要注意刀具的切削能力是一个综合参数,它是由吃刀深度、侧向进给量和切削进给速度共同决定的。为了体现三者之间的关系,我们引入另外一个概念:切除率。 它是 指单位时间内刀具

19、切除材料的体积。切除率 (mm 3/min =吃刀深度(mm ×侧向进给量(mm ×进给速度(mm /min 。 切除率就是衡量刀具切削能力的标准,同样也是衡量雕刻效率高低的标准。2、主轴转速与切削速度之间的关系要理解它们之间的关系,首先要从刀具的切削速度开始。刀具的切削速度是指刀具刀刃上某一点的旋转线速度, 所以切削速度也叫切削线速度。 切削线速度是指刀 刃上某一点在圆周方向上单位时间内的位移量。比如直径是 3mm 的平底刀,主轴转速是 24000转 /分钟,那么刀刃上某一点 的线速度是多少哪?用如下的公式可以计算出来:V=DN其中 N 是主轴转速, D 是刀具直径。经过

20、计算,可以知道,直径是 3mm 的平底刀,在主轴转速 是 24000转 /分钟的情况下,切削速度是 226m/min。主轴转速是指主轴电机单位时间内旋转的转数。精雕机使用的主轴电机常用转速范围为 10000 24000转 /分 (RPM , 在高频模 加工中使用转速为 24000转 /分(RPM ,而常规的机加机床(例如仿形铣的主轴转速为 3000 7000转 /分 (RPM 。 通过以上的关系式, 可以知道, 在刀具直径一定的情况下, 切削速度与主轴转速成正比, 即主轴转速越高, 切削速度越大。3、切削速度与切削量之间的关系我们知道刀具切削是由刀刃完成的, 刀具切削量是分布在刀刃上, 这个分

21、布量被称为单刃切削量, 即刀具 旋转一周每刃的切削量(单位是 mm/r 。单刃切削量乘以转速乘以刃数就是刀具的切削量,具体关系如下:d=F/(N*M其中 d 为单刃切削量, F 为进给速度, N 为主轴转速, M 为刀具的刃数。 从上述关系式中可看出:对于同一把刀具,转速越高,单刃切削量越小,刀具的受力越小。前面我们分析精修加工的难点就是小刀 具强度差,所以足够的转速是我们能够顺利完成雕刻的重要条件。下表是一定转速下每刃吃刀量一览表,单位为 mm/r。 (以常用的单刃锥刀为例,如果使用双刃螺纹铣刀, 则单刃吃刀量减半。 图 6-7 图 6-6表 6-1 每刃吃刀量一览表 注:上表在讲课时要发给

22、学员并要给出一些解释。 解释的关键点是用通俗的语言使学员理解单刃吃刀量的 含义,即刀具每转每刃进给量。从上表中可看出,当走刀的进给速度低时,刀具的单刃切削量较小;在主轴转速高时,刀具的单刃切削量 也较小;在一定单刃切削量的前提下,提高电机的主轴转速就可提高走刀的进给速度,从而提高加工效率。这 就是高速主轴电机提高加工效率的关键点。例如,对于额定的单刃切削量 0.1mm/r,当主轴转速为 24000rpm 时,进给速度可达到 2.4m/min,当主轴 转速为 12000rpm 时,进给速度只有 1.2m/min,这样加工效率势必就要降低。加工实践证明:如果降低转速,就带来吃刀量加大,这样会使电机

23、的切削声音加大,而且会加速电机的磨 损。4、切削速度与刀具的磨损之间的关系但是从另外一个方面来考虑, 雕刻加工的过程是一种摩擦切削的过程。 那么刀具在雕刻的过程中就有磨损。 其实在机械加工的过程中, 磨损是不可能避免的, 也就是说在由一把锋利的刀具变成一把不够锋利的刀具的渐 变过程中,刀具磨损是无时不在的。可能有的学员要问了:“为什么有的刀具磨损的快,有的刀具磨损的慢呢?”按 照切削原理来讲,刀具切削材料是依靠刀具切削刃部的旋转线速度(即切削速度 ,线速度越高,切削 力越大,切削效果会越好!但是凡事都是辩证的,它也会在切削中与被切削材料发生磨擦造成磨损,而且线速 度越高、磨损也就越快,实验表明

24、:在一定的进给速度下,切削线速度越大,切削力就越大。切削线速度是造成刀具磨损的主要原因。控制切 削线速度将会改善刀具磨损程度,从而提高加工效率。5、如何控制刀具的磨损从前面切削线速度的计算公式可以看出:主轴电机的转速越高,刀具的直径越大,切削线速度就越大。对 于同一种材料来讲,刀具磨损就越快。控制切削线速度就要从这两个方面入手。具体地说,精雕机使用硬质合金刀具,针对某种加工材料,在“一定线速度”范围之内,刀具的切削磨损 是有限的,当超过这个范围后,刀具磨损是“相当大” !也就是说,对于各种加工材料,存在一个刀具磨损发 生质的变化的线速度临界参数刀具线速度上限值, 在加工过程中通过适当的控制,

25、使刀具切削速度不超过 这一上限值,刀具磨损的速度较低。这也是当前较为有效地减少刀具磨损的方法之一。下表给出精雕机常用的硬质合金刀具在切削不同材料时的刀具临界切削速度。表 6-2 切削不同材料时刀具的临界切削速度-96- 注:铜材、铝材、有机材料等这些软材料,由于硬度较低,刀具磨损很小。我们在雕刻过程中,从选择刀具的角度来讲,直观的认识是刀具越大,加工效率就越高。这一点没有错。 但是,当刀具的直径增大的同时,刀具线速度也在增大,刀具的磨损在加剧。例如我们加工 59号铜,使用刀具直径为 3mm 的螺纹铣刀,主轴转速为 24000转 /分,经计算切削速度为 226米 /分,已大于表中的值;当使用刀具

26、直径为 2mm 的螺纹铣刀,经计算切削速度为 150米 /分,与上表的数 据吻合,而且在实践中证明 3mm 的刀具绝对要比 2mm 刀具磨损快。那么我们能不能降低转速呢?也就是我们不用高速主轴电机加工行不行?降低主轴转速可以降低切削线速度,从而减少刀具磨损,但是要注意我们所面对的加工行业特点:精雕机的使用范围是小刀具精细雕刻的行业。 使用的刀具都很小。 尤其是我们客户现在所从事的加工大多 都是要用小刀具加工的细小图案。 这样的产品像我们前面进行加工区域分析的那样, 精修加工占去了我们 65%的加工时间,如果没有足够的切削线速度,小刀具将无法实现加工,也就无法保证和提高加工效率。综上所述, 我们

27、在选择刀具时, 在不超过材料的临界切削线速度的前提下, 尽量选择直径相对较大的刀具。 6、确定刀具的选择方案基于上述原因我们在这本培训教材中给出了高频模加工的用刀方案:使用“底直径 2mm ,锥度 20度”的锥刀或者“ 2mm 螺纹铣刀”进行开粗加工。使用多把刀具清角的方式进行精修加工。这个结论以后大家在设计刀具路径的时候可以直接使用。 这样即使学员一时不能够完全明白为什么这样选 择刀具,在以后的使用中只要按照这个方案选择,也能够一次性完成加工。1、用锥刀生成开粗路径的注意事项在前面的学习中, 我们首先讲解了在雕刻过程中我们可以选择和使用的刀具, 以及每种刀具的优缺点和适 用范围,又分析了开粗

28、的加工思路和方法,给出了开粗、精修的加工工艺以及选择开粗、精修刀具的原则。我们可以选定“直径为 2mm 、锥度为 20°的锥刀”作为高频模开粗刀具,这是出于以下方面的考虑:(1客户的使用成本低,一般的客户都具备磨制的能力。(2由于该刀角度较小、直径较大,在加工效率和刀具的耐用的程度上将有较好的表现。(3加工的切削声音较为轻松,刀具磨损小、设备使用寿命长。-97-使用“直径为 2mm 、锥度为 20°的锥刀”生成开粗路径要注意以下几个条件:(1开槽加工中单次开槽深度不能超过 0.5mm 。(2开粗加工中单次吃刀深度不能超过 1mm 。(3开粗加工中侧向进给量不能超过 0.5m

29、m 。(4刀具应在 24个小时内进行一次复磨。(5在加工高频模时,锥刀开半刃的长度不宜过长,应该是用多少开多少,如高频模的加工深度为 2mm , 锥刀的半刃开到 2.3mm 就足矣。2、正确使用锥刀开粗的切削效果精雕机是一个机械设备, 它的磨损主要来源于磨擦, 而机械精度和运动方式是磨擦的主要因素。 机械精度 低、运动方式不合理都会加大磨擦的产生、加速磨损。而磨擦的直接表现是加工时的声音:声音越沉重说明磨 擦越大,也就是说磨损得越快。从机械设备本身来讲,机械精度是设备本身的问题。当设备选择了以后, 能不能充分的发挥设备本身的性能, 就要靠操作员 (运动方式的决策者 的使用水平。打个比方说吧:汽

30、车是现代生活离不开的重要交通工具。 大家都见过这种现象:一个好司机可以把一辆品 质一般的普通车开成“ 15万公里无大故障(如不抛锚 ”的标杆车;一个“二把刀”的司机可以把一辆行驶不 到 10万公里的名牌车开成“一出门就有可能爬窝”的故障车!究其原因,不少人讲好司机会保养,这是对的! 而且十分重要!但是,更重要的是,好司机会开车!最明显的差异是:在同样的行车速度下,好司机的车跑得 较为轻松, “二把刀” 司机的车跑得较为费劲。这一差异最明显的标志是“车跑起来的声音” !精雕机的使用与开车类似,关键是会不会用!按照给出的工艺方法加工,只要操作员使用的刀具无磨损, 精雕机在加工 59铜材料时会表现的

31、十分轻松,声音清脆,给人的感觉是精雕机干活不累!刀具是否磨损,刀具是否好用,用刀是否正确,最直接的判断方法也是听声音。如果切削声音十分沉重、 费劲、或者尖叫刺耳,这说明刀具的使用有问题、或者是刀具的质量有问题、或者是刀具装卡有问题、或者是 刀具磨损了、或者是用刀参数不正确。此时应更换刀具,继续使用可能带来的就是“二把刀” 司机开车带来 的问题!刀具切削声音一定要让学员在实际加工的现场验证, 这样让学员建立起正确切削的意识。 听刀具的切削声 音是考核学员会不会用刀的关键。3、使用螺纹铣刀生成刀具路径的注意事项前面讲过, “螺纹铣刀是专业的开粗加工刀具” , 而且也确定了 “刃部直径 2mm 、

32、刃长为 3mm 的螺纹铣刀” 进行高频模开粗加工,但是,在实际使用中要注意以下几个条件。(1开槽加工中单次开槽深度不能超过 0.5mm 。(2开粗加工中单次吃刀深度不能超过 3mm 。(3开粗加工中侧向进给量不能超过 0.5mm 。(4螺纹铣刀的刃部长度不宜过长,在高频模的开粗加工中,刀具刃长不宜超过 3mm 。4、正确使用螺纹铣刀开粗的切削效果按照上述加工参数进行高频模的开粗加工,同样可以达到下述效果:(1加工的切削声音较为轻松,刀具磨损小、设备使用寿命长。-98-(2加工残留量的尺寸准确,确保精修工序能有效率地干活。注意:学员在学习过程中要建立起刀具使用标准,防止在今后的使用中按自己的想象

33、力和标准干活。另外, 造成加工残料不合理的因素除了开粗工艺的不合理以外, 实际加工中使用的刀具尺寸与理论上 的刀具尺寸之间的误差因素也不可忽略。我们在前面讲到, 刀具路径是计算机按照我们所设定的参数进行计算而得来的。 计算时的尺寸都是理 论尺寸。而实际我们自己磨的刀具与理论计算时的刀具是有误差的。我们自己磨的刀具比刀具理论尺寸 不是大就是小。那么加工中的残料也根据这个误差或者大或者小。6.3 高频模实例的设计与加工教学目的:本节以一个复杂高频模为例, 通过讲解其设计及加工的过程, 使学员掌握完整的高频模的设计及加工流程。 教学重点:1、详细讲解模具特点的分析步骤;2、详细讲解工艺规划的过程。有

34、了科学的原理做指导, 我们做起实例就比较轻松自如了。 下面我们从如图 6-8所示实例入手分析这些理论 在实际加工中的应用: 图 6-81、产品特点分析先看产品的基底部分,这一层比较“平实” ,尖角部分棱角比较清晰,如图 6-9所示。通过我们前面的学 习了解到这是生产过程中材料在受热加压的情况下被模具压扁的,俗称“压扁部分” ;在较平的底层上还突起 了一些 “鼓包” ,这些“鼓包”比较光滑、自然,我们俗称“压凸部分” 。 压凸部分 图 6-9-99-100-2、模具特点分析从侧面观察产品,对应产品最底层的“平实”部分是模具的第一层, “鼓包” 部分是模具雕刻的第二层。 层次关系如图 6-10所示

35、:图 6-10 第一层中需雕刻除刀口线以外的其他区域,加工深度是产品中“平实”区域的厚度,加工范围如图 6-11中阴影所示:刀口线要求宽度、高度都保持均匀;与前例一样,必须使用三维清角功能来保证模具中尖角的效果。 同样利用区域雕刻加工得到中间的 “鼓包” 区域, 产品原材料可以在此区域中经过高温自由膨胀得到产品 光滑自然的效果,雕刻深度为“鼓包”的最大高度,加工范围如图 6-12所示。 图 6-11 图 6-12 通过其他途径(如与客户的交流、产品测量进一步了解到产品各部分质量的要求,信息如下: 刀口宽度:0.2mm 。注:不同地区、不同客户可能不一样。 各部分的雕刻深度:第一层 (“平实”

36、部分 高度为 0.5mm , 第二层 (“鼓包” 部分 雕刻深度为 2mm , 模具总深度 2.5mm 。3、检测要求 刀口的高度、宽度要均匀; 侧面无啃刀现象; 压扁部分底面粗糙度较低; 压凸部分底面粗糙度要求不高; 各部分雕刻深度要符合要求。4、确定加工工序经过分析我们把加工工序分为: 铣毛坯表面使毛坯表面平整,保证刀口线的均匀; 压扁部分的加工雕刻出压扁区域,同时留出刀口线; 压凸部分的加工铣出压凸部分的区域; 轮廓切割将多余的毛坯切去。此时开始着手我们实例的设计与加工了。首先我们就动手抄图得到雕刻区域。1、扫描实物,得到扫描图像: 确认扫描仪的 USB 线已连接,扫描仪电源已打开; 将

37、需扫描的实物放入扫描仪中; 调用“文件(F 扫描图像”功能,扫描出实物的平面图。 将实物效果图竖直翻转 (框选实物扫描图, 单击 专业功能:图像处理竖直翻转 菜单 , 结果如图 6-13 图 6-132、抄图得到雕刻区域;方法如下:(1 用“直线勾描法”绘制图 6-13中的雕刻边界,如图 6-14所示;(2 在节点编修工具状态下用框选的方法将全部节点选上,点击“转为曲线”;调节这些节点的控制点,使 曲线与扫描图像重合,如图 6-15。 图 6- 14 图 6-15(3 校准图形尺寸由于在扫描过程中有可能存在误差(实物放置不平;扫描图像阴影的干扰等等所以我们在抄好图之后还 要用卡尺测量实物上一些

38、关键部位的尺寸,然后对图形做相应的调整。-101-102- 此时选中图像,利用微调距离将图像移开,我们得到了这个高频模的雕刻区域,如图 6-16。 图 6-16(4 生成刀口线、绘制铣平面的外框要注意前面我们只是绘制得到产品的刀口轮廓线, 还没有宽度, 还需利用 “区域等距” 命令来生成刀口线, 步骤如下: 选择设计图形中的刀口轮廓线; 选择“编辑(E 区域等距”命令,系统弹出对话框; 设置参数:不选 删除原始图形 偏移距离 :0.2偏移方向 :向外 尖角处理 :尖角具体的参数设置如图 6-17所示。 图 6-17 图 6-18 此时我们就得到了宽度为 0.2mm 的刀口线,如图 6-18所示

39、。 选中生成的外轮廓线继续向外等距,等距距离 2.5,如图 6-19所示。注:这样做是为了刀口内外区域都要进行区域雕刻, 进行精加工时选用小刀具,就可以去除刀口线内轮 廓的尖角部分与外轮廓的内角部分的多余材料,从而使雕刻生成的刀口线达到设计要求。等锯距离应大于 2mm ,便于粗雕路径的生成,如图 6-20。 图 6-19图 6-20 绘制一个比外轮廓线略大的矩形铣平面外框,最后得到抄图结果,如图 6-21: 图 6-21前面我们讲解了高频模加工工艺的方法, 对高频模加工有了一个感性认识, 在分析较为复杂的区域时, 还需 要把我们的“感性认识”上升到“理性认识”。1、开粗加工工艺设置开粗加工方案

40、时就要用到前面学习过的开粗工艺方法“开槽式等量切削” 。具体的说,就是通过分层开槽的方法,将那些容易造成刀具断刀的“双边切”区域,先用“慢进给、分层 开槽” 的工艺方法加工完成, 这样既保证了刀具的使用寿命, 又解决了加工中最难解决的问题刀具受力不 均而造成的频繁断刀;在大面积的“单边切”的区域加工中,由于刀具受力均匀,就可以使用较高的进给速度 进行加工,以此提高了整体的加工效率。区域开粗加工方案包括:(1首先进行图形边缘的加工,以此避免刀具的“双边切”受力不均造成进给速度慢、刀具磨损大和断刀 的问题。这个加工方法称为“开槽加工”工序。(2接下来可以按快进给方式加工图形区域内的材料。这个加工方

41、法称为“快速去料”工序。开槽工艺使用的最大的难点是如何确定 “开槽深度” , 只要能准确地使用开槽加工的 “一次吃刀深度” , “开 槽工艺”的使用将是易如反掌。下面分三个部分来介绍“开槽工艺”的使用。(1开槽工艺的选取“开槽工艺”是开粗加工中的第一道工序,对其操作是在“粗雕策略”的工作界面上进行,操作动作十分 简单,只有“选取”与“不选取” , “选取”是在“开槽式等量切削”项上打一“”符号, “不选取”是去掉 该符号。前面已反复强调,在高频模的加工中,在有一定深度的金属产品加工中,一定要使用“开槽工艺” ,只有 这样才能保证有一个较好的加工效率,也就是在实际使用中一定要选择“开槽式等量切削

42、”项。(2开槽深度开槽深度与吃刀深度一样, 也是一个衡量刀具加工能力的指标, 在前面的介绍中反复强调:开槽加工是沿 着雕刻区域的边缘进行加工,这就是所谓的“双边切”区域,在这些区域的加工中,刀具的受力不均,特别容 易断折,因此,在加工这些区域采取的措施就是降低吃刀深度,从而降低吃刀量,使刀具在一定的进给速度下 较有效率地完成开槽加工工序。“开槽深度”就是在开槽加工过程中刀具的一次吃刀深度值,这个值与前面介绍的“吃刀深度值”类似, 它的取值与刀具的材料、刀具的形式、加工的材料和加工中的进给速度有关。注:开槽工艺设置中涉及到的相关参数请查阅附表-103-(3开槽层数的定义在“粗雕策略”的工作界面中

43、, “开槽工艺”的使用除了选取“开槽式等量切削”项外,量化的参数只有 一个“开槽层数” ,这是一个计算参数,它的确定是依据前面的两个参数, “吃刀深度”和“开槽深度” ,使用 “吃刀深度”除以“开槽深度”就是开槽层数。有关高频模常用刀具加工参数详细情况参照附表。2、多把刀具清角加工工艺精修加工中重点在于如何让效率更高, 前面我们也讲到高频模加工主要利用精修加工中的 “区域修边” 和 “三维清角”功能,所以我们从这两道工序的加工效率入手:(1 修边效率在前面介绍中已讲到过使用区域修边的原因是:“对于不同状态的加工区域, 刀具的吃刀深度不一样, 加工效率也不一样”。为此,在生成清角路径时,不使用“

44、清角工艺”下的“修边路径”,而是使用“区 域修边”生成的“修边路径”,这两种方法的最大区别是:前一种“修边路径”定义的“吃刀深度”受制 于“双边切”状态的材料吃刀深度,刀具路径的加工效率低;而后一种“修边路径”的吃刀深度定义只是 针对“单边切”状态的材料吃刀深度,刀具路径的加工效率高。(2清角效率由于“三维清角”中的修边与“区域修边”重合,所以应选择“只加工清角”配合“区域修边”一起 使用, 利用多把刀具清角, 这样边角区域的残料会随着刀具直径的减小而减小, 并且在路径生成的过程中, “区域修边”与不带修边的“清角”分两次生成加工路径。同开粗加工一样,精修加工的加工数据也是有表可依,加工中的精

45、修参数可从附表中获取。3、生成刀具路径我们来看看此例完整的加工方案:(1 铣平面 选取铣平面的矩形框; 选择刀具路径:区域雕刻菜单,系统弹出区域雕刻对话框,如图 6-22; 设置参数,如图 6-23: 图 6-22 图 6-23 确认参数后,单击确定按钮,系统将自动生成区域雕刻路径,如图 6-24所示。-104- -105-(2利用“开粗刀具”锥度 JD-20-2.00生成开粗雕刻方案,如图 6-25 。图 6-25 图 6-26 注:为了雕刻方案的重复使用,我们将每一道工序都存为雕刻方案,减少重复选取参数的工作量。 确认参数后,单击确定按钮,系统将自动生成区域雕刻路径如图 6-26所示:图 6-26(3利用“锥度 20-1.0”刀具生成第一道精修雕刻路径。首先,在“区域雕刻”的工作界面中的“粗雕刀具”项中给出“开粗加工刀具” 锥度 JD-20-2.00,但 是,要将此项屏蔽,这表明将要进行的“第一道精修加工”的路径是在“开粗加工刀具”的加工基础上生 成的。将第一把精修刀具锥度 20-1.0填入“精雕刀具”项,区域其他参数同上,如图 6-27所示。图 6-27 图 6-28-106-然后,在“精雕策略”对话框中选择区域修边,利用查表法