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在傳統(tǒng)模具加工當(dāng)中，普遍采用的是三軸加工中心和立式加工中心來(lái)完成工件的銑削加工。伴隨著模具制造加工技術(shù)的不斷發(fā)展，它們的一些弱點(diǎn)也逐漸顯現(xiàn)了出來(lái)。 例如，在目前的模具加工當(dāng)中使用較普遍的是球頭銑刀，模具加工當(dāng)中使用球頭銑刀的好處顯而易見(jiàn)，但如用在立式加工中心中，則其底面線速度為零，光潔度也較差，那五軸加工會(huì)對(duì)此有所改觀嗎？ 五軸其實(shí)是減少成本的選擇在五軸加工中，采用平底銑刀對(duì)復(fù)雜的模具加工表面保持垂直狀態(tài)，對(duì)減少加工時(shí)間有極大的幫助。基于五軸加工中心的原理，其還適用于帶有角度的表面的側(cè)面銑削加工，可以消除由球端立銑刀加工所導(dǎo)致的肋骨狀紋路，使得模具的表面質(zhì)量更加理想，也削減了因清理模具表面所需要增加的人工銑削以及手工作業(yè)的工作量，降低了不少成本。 五軸在模具加工中的這些特點(diǎn)源于它的自有優(yōu)勢(shì)： ▲五軸常規(guī)重型加工形式 ▲五軸常規(guī)輕型加工形式 1.一次裝夾、五面加工 五軸加工中心最大的特點(diǎn)就是一次性裝夾可以把五個(gè)面都加工。也就是所謂的加工角度避讓。如果是聯(lián)動(dòng)機(jī)床，C軸能夠無(wú)限制旋轉(zhuǎn)，A軸大約能做到130度旋轉(zhuǎn)。這些設(shè)備特性使得加工時(shí)不會(huì)發(fā)生干涉，一次裝夾既可以完成加工，即避免了多次裝夾所帶來(lái)的重復(fù)定位誤差。不僅僅使時(shí)間縮短，在安裝工件時(shí)需要的工裝夾具的大額費(fèi)用也得到了節(jié)約，而機(jī)床也做到了對(duì)復(fù)雜零件的加工，例如復(fù)雜表面所需的鉆孔、錐度加工、型腔隱窩等，這些地方都是傳統(tǒng)加工方法做不到的。 ▲有效減少加工時(shí)間 同時(shí)五軸加工使用的刀具較短，由于三軸加工當(dāng)中需要的較長(zhǎng)的刀具，能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成制作，而且零件表面的質(zhì)量也較好。 2.減少設(shè)備投資成本，車(chē)間占地以及車(chē)間數(shù)量 五軸加工中心復(fù)合加工機(jī)，通常帶有T（車(chē)）功能，從甚至從車(chē)床到銑床到立磨都可以包括進(jìn)去，大家都知道目前立磨設(shè)備的價(jià)格非常昂貴，通過(guò)成本、加工節(jié)拍等核算可以發(fā)現(xiàn)五軸的性價(jià)比較高。五軸復(fù)合型加工設(shè)備所代表的的工程集約式生產(chǎn)僅需要前期的等待調(diào)試時(shí)間，并且隨著目前國(guó)內(nèi)各類(lèi)整機(jī)模擬軟件的普及，甚至只需要導(dǎo)入毛坯數(shù)據(jù)就可以完成編程，也能夠大大縮短前期準(zhǔn)備。所以目前國(guó)外的汽配件以及高端制造基本都是以五軸為主。 ▲復(fù)合型生產(chǎn)設(shè)備 3.不需要特殊的夾具，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 五軸另一個(gè)顯著的特征是對(duì)夾具的依賴性會(huì)降低，規(guī)則工件直接用三爪四爪卡盤(pán)即可夾持，不規(guī)則工件使用一面兩銷(xiāo)即可。同時(shí)五軸加工中心能夠?qū)崿F(xiàn)工廠的自動(dòng)化、少人化。比如加工機(jī)器人的關(guān)節(jié)與底座。之前是使用臥加與立加復(fù)合加工，現(xiàn)在僅需使用零點(diǎn)托盤(pán)配合五軸加工中心，即可實(shí)現(xiàn)24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)加工。 汽車(chē)模具應(yīng)用五軸加工的優(yōu)勢(shì)目前設(shè)計(jì)汽車(chē)零件主要使用的是CAD 系統(tǒng)，并通過(guò)逆向工程以及各種試驗(yàn)完成零件的設(shè)計(jì)，加工模具的復(fù)雜表面使用的是CAM 軟件，但是怎樣才能夠確保設(shè)計(jì)與加工時(shí)的精度呢？ 1.對(duì)深腔模具的加工 在汽車(chē)模具制造的過(guò)程當(dāng)中，加工深腔模具時(shí)要想應(yīng)用三軸加工中心實(shí)現(xiàn)，則必須加長(zhǎng)刀柄和刀具，但是利用五軸加工中心加工比較深與比較陡的型腔時(shí)，要想給模具加工創(chuàng)造較好的工藝條件可以通過(guò)工件或主軸頭的附加回轉(zhuǎn)和擺動(dòng)，能夠使刀具長(zhǎng)度得到適當(dāng)?shù)乜s短，從而杜絕刀具同刀桿以及型腔壁之間產(chǎn)生碰撞現(xiàn)象的發(fā)生，減少加工時(shí)刀具的抖動(dòng)與破損，刀具的使用壽命得到延長(zhǎng)，模具的表面質(zhì)量和加工效率也大大提高。 2.模具側(cè)壁的加工 對(duì)模具側(cè)壁的加工，應(yīng)用三軸加工中心刀具長(zhǎng)度要比側(cè)壁深度大，也是由側(cè)壁深度來(lái)決定刀具長(zhǎng)度的，若增加刀具的長(zhǎng)度，其強(qiáng)度則會(huì)明顯降低，若刀具長(zhǎng)度高于3 倍徑，讓刀現(xiàn)象便會(huì)發(fā)生，工件的質(zhì)量將難以保證。如應(yīng)用五軸加工中心對(duì)模具的側(cè)壁加工，能利用主軸或是工件的擺動(dòng)，使刀具與模具側(cè)壁始終呈現(xiàn)出垂直的狀態(tài)，銑模具側(cè)壁時(shí)可以使用平面銑刀，這樣可以提高工件質(zhì)量并延長(zhǎng)刀具的使用壽命。 3.模具較平的曲面加工 對(duì)模具較平的曲面加工時(shí)，三軸加工中心需用球刀精銑，獲取好的表面質(zhì)量，而這種情況下需要增加刀路，但球頭刀刀具的中心旋轉(zhuǎn)線速幾乎為零，在模具加工時(shí)對(duì)刀具損傷的程度較大，刀具的使用壽命會(huì)急劇下降，而模具表面質(zhì)量也會(huì)變差。應(yīng)用五軸加工中心加工較平的曲面，可以在工件上把刀具上成一定的角度再進(jìn)行工件的加工，這樣可以增加工件與球頭刀間的相對(duì)線速，不但可以使刀具的使用壽命得到提高，工件表面質(zhì)量也會(huì)大幅提高。 4.對(duì)模具不規(guī)則曲面進(jìn)行加工 對(duì)于具有不規(guī)則曲面的模具加工時(shí)，以往普遍是通過(guò)三軸加工中心來(lái)完成，刀具切削模具的方向是沿切削的整個(gè)路徑來(lái)運(yùn)動(dòng)的切削過(guò)程不會(huì)改變，這時(shí)刀具的刀尖切削的狀態(tài)保證不了模具各部位的完美質(zhì)量。像曲率改變比較頻繁的模具和凹槽較深的模具就可以通過(guò)五軸加工中心來(lái)加工了，切削刀具始終都可以使切削狀態(tài)達(dá)到最佳，刀具可以使整個(gè)加工路徑運(yùn)動(dòng)的方向得到最大的優(yōu)化，而刀具在這同時(shí)還能夠作直線運(yùn)動(dòng)，模具的曲面中每一部位都會(huì)較為完美。 5.模具不同幾何形狀的加工 應(yīng)用五軸加工中心對(duì)有三維曲線平面的模具加工時(shí)，對(duì)模具的切削加工始終保護(hù)在最佳的工作狀態(tài)，刀具工作的角度可以在機(jī)床加工的任意區(qū)域內(nèi)被改變，從而完成幾何形模具的加工。 6.模具斜面上斜孔的加工 對(duì)模具斜面斜孔進(jìn)行加工時(shí)，利用五軸加工中心能夠通過(guò)擺頭式機(jī)床擺頭加工的動(dòng)作，在工件斜面垂的方面放置主軸，并定位于準(zhǔn)確的孔位。要想要模具上準(zhǔn)確的加工出斜孔，需要至少兩個(gè)線性軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)才可以，而孔位的精度也在這個(gè)過(guò)程中明顯降低。加工斜面孔如用擺臺(tái)式的五軸加工中心，動(dòng)作是通過(guò)機(jī)床擺臺(tái)將模具的斜面放置在同主軸相垂的位置，主軸其中一個(gè)線性軸的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)斜孔的加工就能完成，可明顯提高孔的精度。 7.對(duì)模具無(wú)方向變化直線的銑削 要想銑削沒(méi)有方向變化的一條直線，只要刀尖劃條直線便可，若是方向需要改變，刀尖劃條曲線便可，刀具刀尖方向被改變，這時(shí)再想要直線，就要給這條曲線以必須的補(bǔ)償，應(yīng)用五軸加工中心這點(diǎn)是極其重要的�？刂葡到y(tǒng)若未考慮到刀具的長(zhǎng)度，刀具是圍繞軸中心來(lái)旋轉(zhuǎn)的，刀具的刀尖不能夠固定，極有可能會(huì)移出當(dāng)前的工作位置，但是在五軸加工中心的系統(tǒng)中具備五軸控制功能，在加工模具的操作中，使用五軸控制系統(tǒng)雖然刀具的方向被改變，但其刀尖的位置是可以保持不變的，這個(gè)過(guò)程中xyz 軸必須的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)同時(shí)也被自動(dòng)計(jì)算進(jìn)去，此時(shí)加工精度明顯提高。 總之，在模具加工當(dāng)中，應(yīng)用五軸加工中心能避免刀具的干涉，可對(duì)普通的三坐標(biāo)機(jī)床難以加工的復(fù)雜零件進(jìn)行加工，對(duì)直紋面類(lèi)模具的加工，可采用側(cè)銑式一刀成型技術(shù)，加工的質(zhì)量好，效率也高。 對(duì)于立體型面，特別是大型的較平的表面加工時(shí)，可通過(guò)大直徑端銑刀端接近大型表面來(lái)加工，走刀次數(shù)會(huì)減少，殘余高度較小，加工效率和表面質(zhì)量能夠得到有效提高。 對(duì)模具多個(gè)空間表面可一次裝夾來(lái)進(jìn)行多工序和多面加工，使得加工效率提高，還能夠有效提高各個(gè)表面相互位置的精度。 應(yīng)用五軸加工中心對(duì)模具加工時(shí)，對(duì)于工件來(lái)說(shuō)，刀具可始終處在最為有效的切削狀態(tài)下，在某些加工場(chǎng)，能夠采取大尺寸刀具來(lái)避開(kāi)相互的干涉，這種刀具的剛性較好，加工精度與加工效率都能夠得到提高。 （來(lái)源jiajuxia）
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發(fā)表于 2019-1-8 10:22:00
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