1引言

　　應(yīng)用高速切削(HSC)技術(shù)加工制造模具嘴纺，具有切削效率高看峻、可以明顯縮短機動加工時間邓深，加工精度高未桥、表面質(zhì)量好因此可以大大縮短機械后加工如磨削、人工后加工和取樣檢驗輔助工時等許多優(yōu)點芥备。國外制造某種汽車車門拉伸模具時冬耿，粗銑后應(yīng)用高速銑削技術(shù)比傳統(tǒng)銑削工藝增加一道半精銑工序約10h舌菜，但精銑時間從36h縮短到30h，并完全節(jié)省了其后的鉗工平整走刀痕跡工作20h亦镶，鉗工鏟刮從30h減少到4h日月，鉗工拋光從20h減少為10h，總工時從106h縮短到了54h缤骨。

　　生產(chǎn)實踐表明山孔，通過引進和應(yīng)用高速銑削加工技術(shù)，尤其是相關(guān)的五軸聯(lián)動銑削荷憋、計算機輔助設(shè)計(CAD)/計算機輔助制造(CAM)和計算機數(shù)控(CNC)技術(shù)台颠，有力推動了汽車模具制造的發(fā)展“狯ǎ　

　　2五軸聯(lián)動銑削

　　銑削加工能夠獲得良好的曲線型近似表面为或。使用球頭刀具進行三軸聯(lián)動銑削時，通過x晃键、y特棕、z3根軸方向的直線進給運動，可以保證刀具切到工件上任意坐標點迟赶，但刀具軸線的方向不可改變创哩。刀具軸線上的點實際切削速度為零，刀具中央的容屑空間也很小堵但。如果這些點參與切削波笆，不利的切削條件會導(dǎo)致加工表面質(zhì)量下降，刀刃磨損加劇铁厌，加工時間延長褂苔，使高品位的刀具材料得不到充分利用。

　　與三軸聯(lián)動銑削比較惹模，五軸聯(lián)動銑削具有一系列優(yōu)點贩贵。此時，通過2根旋轉(zhuǎn)軸的運動灵妨，可以隨時調(diào)整刀具軸線的方向解阅，使銑刀軸線與工件表面夾角和實際切削速度保持不變∶诨簦可以更為靈活地設(shè)定走刀路徑货抄，以滿足對工件表面給定的峰谷深度的要求。其中使用球頭刀具加工時烹吵，無論刀具相對工件處于什么方位碉熄，總是在半球面上分離切屑。因此每次總是切下幾何形狀和尺寸相同的切屑。發(fā)生改變的是分離切屑時刀刃的運動軌跡锈津，以及由此而確定的刀刃接觸條件和切削幾何運動條件呀酸。也就是說，可以通過有目的地改變和確定刀具的方位琼梆，來影響切削過程和幾何運動參數(shù)性誉，并可從刀具磨損、表面質(zhì)量和加工過程穩(wěn)定性等方面入手優(yōu)化二者茎杂。

　　圖球頭銑刀五軸銑削幾何運動關(guān)系

　　當然曾搪，五軸聯(lián)動銑削的數(shù)控編程比較復(fù)雜，對計算機數(shù)控(CNC)系統(tǒng)的計算能力和速度要求更高扯连，在需要機床各直線進給軸作大幅度補償運動的同時又要求避免發(fā)生干涉碰撞权饥。因此在模具制造中，只能利用五軸聯(lián)動銑削的優(yōu)點加工一定范圍內(nèi)的工件梨浑。

　　五軸聯(lián)動銑削可以令人滿意地用于加工下凹較淺的零件面族，例如一種商用車車頂襯里的壓鑄模。當數(shù)學(xué)描述復(fù)雜的工件表面可以采用銑刀側(cè)銑時迂儡，也能夠應(yīng)用五軸銑削加工芙捏。國外一家汽車制造配套廠家，利用五軸銑削的走刀行程同時加工出活動組合模具的外形輪廓和壓邊圈杰打。但是粤唤，下凹深且局部形狀復(fù)雜的模具一般不能夠采用通常的五軸銑削加工，因為刀具可能會與工件發(fā)生干涉搁鞭。

　　限于技術(shù)發(fā)展當前的水平预锅，五軸聯(lián)動切削機床2根旋轉(zhuǎn)軸的運動速度和加速度較低，導(dǎo)致五軸聯(lián)動銑削往往不能夠充分發(fā)揮高速切削機床的性能和威力橙喘。此時时鸵，比較恰當?shù)恼壑蟹桨甘?+2軸加工，既保證工件輪廓上各點切削時幾何運動條件基本相同厅瞎，又使軌跡運動速度和加速度比較高。實際運用中首先將工件輪廓劃分為不同區(qū)域初坠，在各區(qū)域內(nèi)盡可能最優(yōu)地調(diào)整刀具的方位和簸。隨后采用三軸聯(lián)動插補方式切削加工工件各區(qū)域輪廓，雖然不能保證切削條件完全不變碟刺，但可以避免發(fā)生不利的情況例如刀具頭部中央?yún)⑴c切削锁保。

　　實踐經(jīng)驗表明，使用圓柱立銑刀五軸聯(lián)動銑削時走刀間距寬闊半沽，對于所需要的人工后加工反而產(chǎn)生不良作用爽柒，因為工件輪廓上指明后加工位置的凸峰彼此間隔也遠得多，人工打磨后形成起伏不平表面的可能性增大者填，這在汽車覆蓋件模具是不允許的浩村。相比之下做葵，使用球頭刀具走刀間距小得多，產(chǎn)生的近似輪廓上很接近的凹槽低谷心墅，能夠為人工打磨模具表面指明方位翠墩。

　　模具工業(yè)對機床工業(yè)提出了特殊要求，其中一個突出的發(fā)展趨勢是五軸聯(lián)動機床辖京。統(tǒng)計數(shù)字顯示帝匙，德國一些專門化機床生產(chǎn)廠家全部產(chǎn)品的50%～80%提供給模具制造廠家，其中有至少16%最多達到50%～60%的五軸聯(lián)動控制機床克干。甚至還有廠家批量生產(chǎn)和提供最多可以六軸插補的數(shù)控機床反狞，主要用于加工斜面和孔。除此之外讽噪，仍然有相當比例的仿型銑床提供給模具制造廠家跳清，不過數(shù)量逐年下降。通用機床生產(chǎn)廠家也有很高比例的產(chǎn)品提供給模具制造廠家鸭荡，但主要用于加工制造中小模具垄减，如家用器具模具或玩具模具。其中五軸聯(lián)動機床的比例不高稻猜，僅占大約3%～5%牙枕。

　　機床的每一根運動軸都是一個誤差來源。五軸聯(lián)動機床上2根旋轉(zhuǎn)軸運動的出現(xiàn)坦康，使得加工精度比三軸聯(lián)動機床較難達到指定數(shù)值竣付，但0.1mm數(shù)量級的模具制造精度不難達到。機床制造廠家認為滞欠，精度問題不是決定性的古胆，并沒有阻擋投資生產(chǎn)五軸聯(lián)動機床這一發(fā)展趨勢。影響五軸聯(lián)動機床運動精度和速度的首要因素是控制系統(tǒng)的性能筛璧，然后是驅(qū)動系統(tǒng)的性能逸绎，以及機械設(shè)計的水平。

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