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在汽車模具加工中五軸加工中心的優勢有哪些?

時間:
2020-03-06
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五軸數控加工是數控加工當中非常重要的一部分,這一技術已經在汽車、輕工、醫療、船舶、航空航天、等高精密儀器制造的領域廣泛應用。在傳統模具加工當中,普遍采用的是三軸加工中心和立式加工中心來完成工件的銑削加工。伴隨著我國的模具制造加工技術的不斷發展,傳統三軸加工中心和立式加工中心的一些弱點也逐漸顯現了出來。例如,在目前的模具加工當中使用較普遍的是球頭銑刀,模具加工當中使用球頭銑刀的好處顯而易見,但如用在立式加工中心中,則其底面線速度爲零,光潔度也較差,如通過五軸加工中心對模具進行加工,以上的不足之處則可以完全克服。1、五軸加工的優勢

在五軸加工中,采用平底銑刀對複雜的模具加工表面保持垂直狀態,對減少加工時間有極大的幫助。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面銑削加工,可以消除由球端立銑刀加工所導致的肋骨狀紋路,使得模具的表面質量更加理想,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的工作量,降低了不少成本。

通過五軸加工技術,還可以使工件在複雜角度再次定位需要進行多次的調試裝夾的問題得以解決,不僅僅使時間縮短了,其中所産生的誤差也大大降低,在安裝工件時需要的工裝夾具的大額費用也得到了節約,而機床也做到了對複雜零件的加工!例如複雜表面所需的鑽孔、錐度加工、型腔隱窩等,這些地方都是傳統加工方法做不到的。

在五軸加工當中使用的刀具較短,同時還可一次性的將整個零件的加工完成,無需再次裝卡或是采用同類的三軸加工當中需要的較長的刀具,能夠在較短的時間內完成模具的制作,而且零件表面的質量也較好。

2、五軸加工中心在汽車模具加工中的應用

目前设计汽车零件主要使用的是CAD 系统,并通过逆向工程以及各种试验完成零件的设计,加工模具的复杂表面使用的是CAM 软件,但是,怎样才能够确保设计与加工时的精度呢?这就要靠数控加工了,下文对五轴加工中心在模具加工中的应用同汽车模具质量的之间的关系进行了一些简单的分析。

2.1 对深腔模具的加工

在汽車模具制造的過程當中,加工深腔模具時要想應用三軸加工中心實現,則必須加長刀柄和刀具,但是利用五軸加工中心加工比較深與比較陡的型腔時,要想給模具加工創造較好的工藝條件可以通過工件或主軸頭的附加回轉和擺動,能夠使刀具長度得到適當地縮短,從而杜絕刀具同刀杆以及型腔壁之間産生碰撞現象的發生,減少加工時刀具的抖動與破損,刀具的使用壽命得到延長,模具的表面質量和加工效率也大大提高。

2.2 模具侧壁的加工

对模具侧壁的加工,应用三轴加工中心刀具长度要比侧壁深度大,也是由侧壁深度来决定刀具长度的,若增加刀具的长度,其强度则会明显降低,若刀具长度高于3 倍径,让刀现象便会发生,工件的质量将难以保证。如应用五轴加工中心对模具的侧壁加工,能利用主轴或是工件的摆动,使刀具与模具侧壁始终呈现出垂直的状态,铣模具侧壁时可以使用平面铣刀,这样可以提高工件质量并延长刀具的使用寿命。

2.3 模具较平的曲面加工

對模具較平的曲面加工時,三軸加工中心需用球刀精銑,獲取好的表面質量,而這種情況下需要增加刀路,但球頭刀刀具的中心旋轉線速幾乎爲零,在模具加工時對刀具損傷的程度較大,刀具的使用壽命會急劇下降,而模具表面質量也會變差。應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行工件的加工,這樣可以增加工件與球頭刀間的相對線速,不但可以使刀具的使用壽命得到提高,工件表面質量也會大幅提高。2.4 对模具不规则曲面进行加工

對于具有不規則曲面的模具加工時,以往普遍是通過三軸加工中心來完成,刀具切削模具的方向是沿切削的整個路徑來運動的切削過程不會改變,這時刀具的刀尖切削的狀態保證不了模具各部位的完美質量。像曲率改變比較頻繁的模具和凹槽較深的模

具就可以通過五軸加工中心來加工了,切削刀具始終都可以使切削狀態達到最佳,刀具可以使整個加工路徑運動的方向得到最大的優化,而刀具在這同時還能夠作直線運動,模具的曲面中每一部位都會較爲完美。

2.5 模具不同几何形状的加工

應用五軸加工中心對有三維曲線平面的模具加工時,對模具的切削加工始終保護在最佳的工作狀態,刀具工作的角度可以在機床加工的任意區域內被改變,從而完成幾何形模具的加工。


2.6 模具斜面上斜孔的加工

對模具斜面斜孔進行加工時,利用五軸加工中心能夠通過擺頭式機床擺頭加工的動作,在工件斜面垂的方面放置主軸,並定位于准確的孔位。要想要模具上准確的加工出斜孔,需要至少兩個線性軸插補運動才可以,而孔位的精度也在這個過程中明顯降低。加工斜面孔如用擺台式的五軸加工中心,動作是通過機床擺台將模具的斜面放置在同主軸相垂的位置,主軸其中一個線性軸的單獨運動斜孔的加工就能完成,可明顯提高孔的精度。

2.7 对模具无方向变化直线的铣削

要想铣削没有方向变化的一条直线,只要刀尖划条直线便可,若是方向需要改变,刀尖划条曲线便可,刀具刀尖方向被改变,这时再想要直线,就要给这条曲线以必须的补偿,应用五轴加工中心这点是极其重要的。控制系统若未考虑到刀具的长度,刀具是围绕轴中心来旋转的,刀具的刀尖不能够固定,极有可能会移出当前的工作位置,但是在五轴加工中心的系统中具备五轴控制功能,在加工模具的操作中,使用五轴控制系统虽然刀具的方向被改变,但其刀尖的位置是可以保持不变的,这个过程中xyz 轴必须的补偿运动同时也被自动计算进去,此时加工精度明显提高。

總之,在模具加工當中,應用五軸加工中心能避免刀具的幹涉,可對普通的三坐標機床難以加工的複雜零件進行加工,對直紋面類模具的加工,可采用側銑式一刀成型技術,加工的質量好,效率也高。對于立體型面,特別是大型的較平的表面加工時,可通過大直徑端銑刀端接近大型表面來加工,走刀次數會減少,殘余高度較小,加工效率和表面質量能夠得到有效提高。對模具多個空間表面可一次裝夾來進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表面相互位置的精度。應用五軸加工中心對模具加工時,對于工件來說,刀具可始終處在最爲有效的切削狀態下,在某些加工場,能夠采取大尺寸刀具來避開相互的幹涉,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。

因此,五軸加工中心的加工適應性較廣,值得廣泛推廣。