专利名称：薄壁铜电极的数控加工方法
技术领域：
本发明涉及模具制造技术领域，特别是对变形控制要求严格的薄壁零件的高效数 控加工方法。
背景技术：
注塑模具制造中薄壁零件的加工一直以来是数控加工的难题，变形的控制和加工 效率的提高是一对突出的矛盾。如何解决这一突出的矛盾，成为很多科研工作者研究的课 题。目前，高效可靠的方法是应用高速加工技术，在高速机床上完成加工。然而，高速加工 机床还没有完全普及，大部分模具企业仍然采用普通的数控加工方法。
发明内容
本发明的目的在于公开一种在普通数控机床上完成薄壁紫铜电极的数控加工方 法。采用该方法不仅能使待加工零件的变形控制到最小，而且加工效率相比传统的方法提 高约10%。这种薄壁铜电极的数控加工方法，包括合理选用夹具、刀具及切削参数，提高工作 效率，合理安排工序及走刀路线，控制工件变形，其特征在于，粗加工完成后在工件侧面设 置残余应力释放缺口，消除快速粗加工时残余应力引起的变形，粗加工刀具用球头铣刀取 代普遍使用的平头立铣刀，走刀路线的设计上选用对称加工，对加工工件的工序，即从先到 后依次是基准面5和4的加工，夹装定位，粗加工，基准面2和3的加工，加工应力释放缺 口，精加工，精度检测。一、合理选用夹具考虑电火花加工时基准的准确性，工件毛坯预先加工好顶面和底面，然后用螺钉 紧固在压板上，再将压板连同工件毛坯固定在机床工作台面上。二、合理选用刀具适当加大刀具的前角和后角，能使切削变形和摩擦减小，从而减小切削力。加工 刀具均不使用平底刀，具体是粗加工选用TiCN涂层的整体硬质合金球头铣刀，精加工选用 TiCN涂层的整体硬质合金球头铣刀，刀具前角均为9° 12°，后角均为11° 13°。工 件完成后根部刚性明显增大。三、合理选择切削用量粗加工时，主轴转速1500 2000r/min r/min，进给速度1000 2000mm/min，留 较大精加工余量，达到0. 5 1. Omm ；精加工时，主轴转速2000 2500r/min，进给速度为500 1000mm/min，考虑电火 花加工时的电流放电作用，留余量-0. 03 -0. Imm/边。四、设置残余应力释放缺口 粗加工完成后，工件内部因应力平衡被破坏而产生残余应力，此时，在工件四周侧 面加工出应力释放缺口，可使工件内部应力再次达到平衡。
五、采用等高外形刀具路径等高外形刀具路径是按照Z向等高逐层递减的模式切除材料，材料的应力得到充 分的释放，同时，切削余量相对平衡，切削过程平稳，减少了最终的变形。六、采用对称加工，优化走刀路线对称加工能使工件相对的两面产生的应力均衡，达到一个稳定状态，加工后工件 平整，但实施对称加工的前提是必须保持每次进给量相同，走刀路线按照薄片12、薄片15、 薄片13、薄片14的加工顺序进行。如果某一工步采取较大的切削量，由于破坏了工件表面 拉应力、压应力的平衡，工件便会产生变形。在该发明的实施过程中，由于采取了多种控制变形的工艺措施，大大减小了加工零件的变形，有效地提高了零件的精度和稳定性。在三坐标测量机上实测工件，表面粗糙度 值可降至极小，完全能满足产品要求。
图1紫铜电极三维结构模拟图。图2加工图1中工件的工序安排示意图。
图3工件毛坯安装示意图。图4粗加工完成后工件结构示意图。图5设置应力释放缺口示意图。图6等高外形刀具路径示意图。图7对称加工走刀路线示意图。图中编号说明1、薄壁工件，2、基准面(侧面)，3、基准面(侧面)，4、基准面(底 面)，5、基准面(顶面)，6、待去除余量，7、毛坯，8、压板，9、应力释放缺口，10、等高外形刀具 路径，11、工件根部，12、薄片，13、薄片，14、薄片，15、薄片。
具体实施例方式以下结合附图对本发明申请作进一步描述在图2中，对加工图1中工件的工序进行了安排。即从先到后依次是基准面加工 (基准面5及基准面4)，夹装定位，粗加工，基准面加工(侧面2和3)，加工应力释放缺口 9，精加工，精度检测。具体加工方法如下1、合理选用夹具和刀具。参照图3，考虑电火花加工时基准的准确性，工件毛坯预先加工好顶面5和底面4， 然后用螺钉紧固在压板8上，再将压板8连同工件毛坯固定在机床工作台面上。参照图4，适当加大刀具的前角和后角，能使切削变形和摩擦减小，从而减小切削 力。本实例加工刀具均不使用平底刀，具体是粗加工选用直径16mmTiCN涂层的整体硬质 合金球头铣刀，精加工选用直径IOmmTiCN涂层的整体硬质合金球头铣刀，刀具前角均为 11°，后角均为12° 2。工件完成后根部刚性明显增大。2、合理选择切削用量。粗加工时，主轴转速1800r/min r/min,进给速度1500mm/min，留较大精加工余量，达到0. 8mm ；精加工时，主轴转速2200r/min，进给速度为800mm/min，考虑电火花加工时的电 流放电作用，留余量-0. 06mm/边。3、设置残余应力释放缺口。参照图5，粗加工完成后，工件内部因应力平衡被破坏而产生残余应力。此时，在工 件四周侧面加工出应力释放缺口 9 (缺口尺寸为12mmX4mm，)可使工件内部应力再次达到平4、采用等高外形刀具路径。参照图6，等高外形刀具路径10是按照Z向等高逐层递减的模式切除材料，材料的 应力得到充分的释放，同时，切削余量相对平衡，切削过程平稳，减少了最终的变形。5、采用对称加工，优化走刀路线。参照图7，对称加工能使工件相对的两面产生的应力均衡，达到一个稳定状态，加 工后工件平整，但实施对称加工的前提是必须保持每次进给量相同，如果某一工步采取较 大的切削量，由于破坏了工件表面拉应力、压应力的平衡，工件便会产生变形。走刀路线按 照薄片12、薄片15、薄片13、薄片14的加工顺序进行。在该项目的实施过程中，由于采取了多种控制变形的工艺措施，大大减小了加工 零件的变形，有效地提高了零件的精度和稳定性。在三坐标测量机上实测工件，最大变形量 薄片12、薄片13、薄片14、薄片15依次为0. 012mm、0. 014mm、0. 011mm、0. 012mm，变形极小， 表面粗糙度值最大处仅为0. 63 μ m，完全能满足产品要求。
权利要求
薄壁铜电极的数控加工方法，包括合理选用夹具、刀具及切削参数，提高工作效率，合理安排工序及走刀路线，控制工件变形，其特征在于，粗加工完成后在工件侧面设置残余应力释放缺口，消除快速粗加工时残余应力引起的变形，粗加工刀具用球头铣刀取代普遍使用的平头立铣刀，走刀路线的设计上选用对称加工，对加工工件的工序，即从先到后依次是基准面(5)和(4)的加工，夹装定位，粗加工，基准面(2)和(3)的加工，加工应力释放缺口，精加工，精度检测。
2.根据权利要求1所述的薄壁铜电极的数控加工方法，其特征是合理选用夹具考虑 电火花加工时基准的准确性，工件毛坯预先加工好顶面和底面，然后用螺钉紧固在压板上， 再将压板连同工件毛坯固定在机床工作台面上。
3.根据权利要求1所述的薄壁铜电极的数控加工方法，其特征是合理选用刀具适当 加大刀具的前角和后角，能使切削变形和摩擦减小，从而减小切削力。加工刀具均不使用平 底刀，具体是粗加工选用TiCN涂层的整体硬质合金球头铣刀，精加工选用TiCN涂层的整体 硬质合金球头铣刀，刀具前角均为9° 12°，后角均为11° 13°。
4.根据权利要求1所述的薄壁铜电极的数控加工方法，其特征是合理选择切削用 量粗加工时，主轴转速1500 2000r/minr/min，进给速度1000 2000mm/min，留较大精 加工余量，达到0. 5 1. Omm ；精加工时，主轴转速2000 2500r/min，进给速度为500 1000mm/min，考虑电火花加工时的电流放电作用，留余量-0. 03 -0. Imm/边。
5.根据权利要求1所述的薄壁铜电极的数控加工方法，其特征是设置残余应力释放 缺口 粗加工完成后，工件内部因应力平衡被破坏而产生残余应力，此时，在工件四周侧面 加工出应力释放缺口。
6.根据权利要求1所述的薄壁铜电极的数控加工方法，其特征是采用等高外形刀具 路径等高外形刀具路径是按照Z向等高逐层递减的模式切除材料。
7.根据权利要求1所述的薄壁铜电极的数控加工方法，其特征是采用对称加工，优化 走刀路线对称加工能使工件相对的两面产生的应力均衡，但实施对称加工的前提是必须 保持每次进给量相同，走刀路线按照薄片(12)、薄片(15)、薄片(13)、薄片(14)的加工顺序 进行。
全文摘要
薄壁铜电极的数控加工方法，包括合理选用夹具、刀具及切削参数，提高工作效率，合理安排工序及走刀路线，控制工件变形，粗加工完成后在工件侧面设置残余应力释放缺口，消除快速粗加工时残余应力引起的变形，粗加工刀具用球头铣刀取代普遍使用的平头立铣刀，走刀路线的设计上选用对称加工，对加工工件的工序，即从先到后依次是基准面5和4的加工，夹装定位，粗加工，基准面2和3的加工，加工应力释放缺口9，精加工，精度检测。该发明的优点是，由于采取了多种控制变形的工艺措施，大大减小了加工零件的变形，有效地提高了零件的精度和稳定性。在三坐标测量机上实测工件，表面粗糙度值可降至极小，完全能满足产品要求。
文档编号B23P15/00GK101885134SQ20101010468
公开日2010年11月17日 申请日期2010年1月28日 优先权日2010年1月28日
发明者张导成, 潘建新 申请人:潘建新;张导成