塑料薄壁蓋板智能化數(shù)控加工技術(shù)

邱道權(quán)

（深圳市寶安職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東深圳518000）

塑料薄壁蓋板智能化數(shù)控加工技術(shù)

邱道權(quán)

（深圳市寶安職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東深圳518000）

所謂“數(shù)控加工”，是指在數(shù)控機床上進行零件加工的一種工藝方法。隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，智能化數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用也逐漸熟練起來。主要對塑料薄壁蓋板智能化數(shù)控加工的技術(shù)展開了探討，對塑料薄壁蓋板的模具設(shè)計作了詳細闡述，并對模具的數(shù)控加工作了系統(tǒng)分析，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

塑料薄壁蓋板；數(shù)控加工；插補運算；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

在塑料薄壁蓋板的加工中，如何將數(shù)控技術(shù)有效地應(yīng)用到其中，需要工作人員的認真思考及實踐。基于此，本文就塑料薄壁蓋板智能化數(shù)控加工的技術(shù)進行了探討，相信對有關(guān)方面的需要有一定的幫助。

1 智能加工技術(shù)的特點

1.1 精度高，質(zhì)量穩(wěn)定性好

智能加工技術(shù)通過數(shù)控來對裝置進行智能控制。此裝置是有很多硬件，還具備一些零星的程序，可進行數(shù)字輸入，從而實現(xiàn)對模具制造的有效控制，在信息存儲、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換以及插補運算等方面都起著很好的作用。因此，相比于傳統(tǒng)的模具制造，智能加工技術(shù)能更加精密和穩(wěn)定。

1.2 加工復(fù)雜零件

在模具加工過程中，難免會遇到一些比較復(fù)雜的零件，對于這樣的零件，使用傳統(tǒng)的模具制造方式是比較復(fù)雜且困難的，而智能加工技術(shù)的應(yīng)用則是通過多坐標(biāo)聯(lián)動的方式來對數(shù)控裝置進行控制的，很多平面曲線和空間曲線的加工工作都能夠輕松完成，這樣就大大節(jié)省了時間，提高了制作模具的工作效率。

1.3 生產(chǎn)效率大大提高

智能加工技術(shù)的應(yīng)用主要是通過數(shù)字化來進行控制的，這樣就讓生產(chǎn)和加工變得一體化，通過數(shù)字化和智能化來對機床進行全程控制，智能化的控制能夠縮短生產(chǎn)單位的時間，提高模具制造的效率，對企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的提高都有著重要的作用。

2 塑料薄壁蓋板智能化數(shù)控加工技術(shù)

機床幾何誤差、旋轉(zhuǎn)軸定位誤差及空間漂移是在模具制造加工中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，想要提高其加工精度，就要從這幾方面入手進行解決。而在智能加工技術(shù)的應(yīng)用下，KinematicsComp功能和kinematicsOpt功能就能對這些問題進行有效解決。在KinematicsComp功能中，將所有軸的實際特性結(jié)合到運動特性的模型中，高精度地測量刀尖的空間誤差，從而提高加工精度。

2.1 塑料薄壁蓋板模具設(shè)計

由于市場競爭激烈，為了縮短產(chǎn)品交付時間，通過計算機強大的數(shù)據(jù)處理功能和分析能力，自動產(chǎn)生了制造方面的許多數(shù)據(jù)，大大減輕了制造工程師的負擔(dān)，由工藝、檢驗、加工和裝配等組成的制造部門可直接從網(wǎng)絡(luò)上調(diào)用CAD/CAM提供的模型和相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)模具制造數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。圖1為塑料薄壁蓋板模具下模仁，為了保證加工數(shù)據(jù)的真實可靠，下模仁成形曲面由CAD提供的模型曲面復(fù)制而成。

圖1 塑料薄壁蓋板模具下模仁

2.2 模具下模仁電極的數(shù)控加工

為了保證電極的尺寸要求和表面質(zhì)量，電極的數(shù)控加工機床選用龍門式立柱結(jié)構(gòu)的MAKINO機床，刀柄選用錐部與主軸端面同時接觸的HSK-A63空心刀柄，刀具選用硬質(zhì)合金銑刀，根據(jù)工藝要求電極加工用所有銑削刀具設(shè)置刀具半徑補償量均相同，編程時設(shè)置刀具參數(shù)為刀具直徑φ（D -2δ）mm（δ為刀具半徑補償量），比如，下模仁電極曲面粗加工采用直徑3 mm的球刀。

電極加工前須對所有刀具長度進行校準(zhǔn)，考慮到電極尺寸的一致性并且要得到較小的表面粗糙度，曲面編程時須先隱藏中間凹槽，如圖2所示的電極中間兩凹槽為線切割槽，刀具走刀軌跡中的掃描類型選用連續(xù)走刀類型，從而忽略曲面上的凹槽，電極曲面粗加工刀具模擬軌跡，線切割槽曲面加工時被忽略，避免曲面產(chǎn)生接刀痕跡。

圖2 線切割槽

使用球刀加工電極待加工曲面時，由于曲面已經(jīng)過粗加工和半精加工工序，曲面的余量較少且均勻，可使用更高的主軸轉(zhuǎn)速和進給率進行加工，由于主軸轉(zhuǎn)速較高，刀具主軸轉(zhuǎn)速達到18 000～22 000 r/min，刀柄邊框上的線速度較大，刀柄周圍切削液離心力很大，采用濕式加工方式切削液不能到達切削區(qū)域，從而影響電極表面質(zhì)量，采用干式切削則能達到工藝要求。設(shè)定各參數(shù)后進行刀具軌跡模擬，加工程序經(jīng)確認無誤后進行后置處理，生成數(shù)控機床識別的CNC代碼文件。各代碼文件用模擬軟件模擬提升加工可靠性，最后由傳輸軟件將文件傳輸?shù)綌?shù)控機床，在數(shù)控機床上模擬試運行，試運行后進行數(shù)控加工。

2.3 模具上、下模仁的數(shù)控加工

模具關(guān)鍵零件上、下模仁采用S136模具鋼。此模具鋼具有優(yōu)良的耐蝕性、拋光性，良好的耐磨性、機械加工性，淬硬時優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性，淬火后硬度為53～55 HRC。

綜合考慮機床特性與加工效率，下模仁粗加工采用直徑12 mm，底部圓角為4 mm的圓鼻銑刀。模具上、下模仁多個重要平面需要數(shù)控加工直接銑削到設(shè)計尺寸。

這些平面裝配過程中需要與其他零件平面精密配合，尺寸公差為±0.01 mm。模仁的4個角是為了保證模具精度設(shè)計的精定位，上、下模仁的4個角需要配合良好。

模仁的4個角的加工是模仁加工的要點之一。模仁4個角精定位處由于根部無圓角，需用平底銑削刀具加工，銑削刀具加工時刀尖接觸模仁斜面。由于模仁硬度較高，刀具易磨損，尺寸和表面粗糙度不易控制。下模仁精定位加工采用直徑12 mm的平底銑刀，切削參數(shù)為刀具轉(zhuǎn)速6 000 r/min，走刀速度2 200 mm/min，刀具每次切削深度0.03 mm，加工完畢后用影像顯微觀測器直接在機床上檢測加工后尺寸，影像顯微觀測器能檢測常規(guī)量具不能檢測的尺寸，能及時發(fā)現(xiàn)加工中存在的問題，且測量精度在0.01 mm以內(nèi)。由于刀具磨損等原因造成的加工誤差及缺陷，在工件送檢后才發(fā)現(xiàn)，返修時工件2次裝夾形成積累誤差而導(dǎo)致報廢，模具關(guān)鍵零件上、下模仁采用影像顯微觀測器在機床上檢測工藝尺寸能大大提高模具上、下模仁的成品率。

圖3為上模仁設(shè)計造型，上模仁粗加工采用直徑16 mm，底部圓角為4 mm的圓鼻銑刀，半精加工采用直徑8 mm平底銑刀，上模仁半精加工后的形狀。其4個角精定位處及其他重要處的加工方法和參數(shù)設(shè)置與下模仁相同。模仁電極和上、下模仁加工完畢后送檢驗室檢驗，合格后由檢驗人員將加工數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫，后道工序相關(guān)人員在網(wǎng)絡(luò)上直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)取相關(guān)數(shù)據(jù)。

圖3 上模仁設(shè)計造型

4 模具制造中智能加工技術(shù)的應(yīng)用趨勢

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，對模具制造的要求也越來越高，模具制造的方向也應(yīng)該向著更高的方向發(fā)展，智能化生產(chǎn)將會變得越來越普及。其中，數(shù)字化控制將會成為模具制造發(fā)展趨勢中的主要潮流，模具制造主要是對速度和精度進行控制，只有將這兩方面控制好，則能得到高質(zhì)量的產(chǎn)品。在未來的模具制造中，會要求工業(yè)生產(chǎn)更加高效、精準(zhǔn)、復(fù)合化和多元化，而實現(xiàn)這些標(biāo)準(zhǔn)的前提就是應(yīng)用智能加工技術(shù)，因此，智能加工技術(shù)將會應(yīng)用得更加普遍、成熟。

5 結(jié)束語

綜上所述，數(shù)控加工技術(shù)具有自動化、柔性化高、能力強等特點，在眾多行業(yè)中應(yīng)用廣泛。而本文通過結(jié)合具體的數(shù)控加工實例，對塑料薄壁蓋板模具智能化數(shù)控加工作了詳細闡述，相信能為類似零件的數(shù)控加工提供參考。

［1］陳吉祥.一種小批量零件的數(shù)控加工方法［J］.模具制造，2016（04）.

［2］牟宗平，徐艷芹，牟暢.塑料薄壁蓋板的數(shù)控加工［J］.金屬加工（冷加工），2011（08）.

〔編輯：張思楠〕

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10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.066

2095-6835（2017）15-0066-02