引言

　　隨著我們國家模具制造工業(yè)的飛速發(fā)展，特別是轎車工業(yè)的帶動，轎車覆蓋件模具的發(fā)展也進(jìn)入了一個新的階段，這個新階段的含義有兩個：

　　第一，作為轎車模具的質(zhì)量要求越來越高，無論外觀質(zhì)量還是內(nèi)在質(zhì)量以及尺寸精度都越來越苛刻。

　　第二，因?yàn)槠囆袠I(yè)的競爭決定著模具開發(fā)周期也越來越短。本文所介紹的型面和修邊刃口的精細(xì)化加工就是提高模具內(nèi)外在質(zhì)量、縮短制造周期的最有效的加工方法之一。

　　概述

　　型面加工

　　按照沖壓模具傳統(tǒng)的制作方法型面加工都是采用：粗加工→半精加工精加工→清根。轉(zhuǎn)到裝配后，鉗工一般先用砂輪機(jī)打磨，然后再用粗油石修拋，最后再用細(xì)油石修光。這樣往往就會產(chǎn)生兩方面的問題。一個是型面被破壞的問題，通常情況下，型面由于砂輪機(jī)修研造成0.1～0.2mm的誤差是很正常的，另一方面就是鉗工的修延裝配周期將會較長一些。

　　修沖類模具的刃口加工

　　修沖類模具刃口的加工通常都是先加工完，留量淬火，最后再由鉗工逐一修研，這樣一來裝配精度和周期都不能保證。尺寸精度因?yàn)樾扪械脑蛞灿幸欢ǖ某鋈耄３Ｔ斐砷g隙不均勻，修邊毛刺很大。

　　型面和修邊刃口精細(xì)化加工介紹

　　精細(xì)化加工工藝在繼承傳統(tǒng)加工方法的基礎(chǔ)上有較大的改進(jìn)，型面質(zhì)量有較大的提高，可以不用研配就壓件，修邊刃口的間隙合格率達(dá)到75%以上。減少鉗工裝配修研時間達(dá)30%～40%，大大提高質(zhì)量和效率。直接降低成本達(dá)548元/標(biāo)準(zhǔn)套(一標(biāo)準(zhǔn)門外板拉研模為一標(biāo)準(zhǔn)套)。

　　型面精細(xì)化加工

　　型面精細(xì)化加工工藝路線：粗清根50——粗加工50——半精清根32——半精加工32——精清根30——精加工30——精清根20——精清根16——精清根12——精清根10——精清根8——精清根6——精清根4。

加工以后的型面光可鑒人不用拋光就可以直接壓件

　　加工實(shí)例

　　加工工件名稱：轎車門外板拉延凸模

　　工件材料：MoCr鑄鐵合金

　　硬度：HRC28左右

　　主軸轉(zhuǎn)速：6000 rpm

　　切削線速度：400m/min

　　進(jìn)給速度：F=4000mm/min

　　每齒進(jìn)給：Fz=0.5mm/rev

　　切深：Ap=0.2mm

　　步距：Ae(step)=0.4mm

　　冷卻方式：干式

　　加工刀具：黛杰鏡面球刀

　　刀具直徑：φ30

　　加工時間：12小時

　　通過12小時加工后，可以看到表面的粗糙度非常好，不用接刀，刀具磨損情況通過檢驗(yàn)僅磨掉0.015mm左右，而且還非常鋒利，模具型面手感光滑，如用戶沒有型面方面的推光要求，可以不用修拋，直接拉件，如果用戶有要求，可直接用150#油石推光，型面可達(dá)到鏡面要求效果，可節(jié)約鉗工工時每標(biāo)準(zhǔn)套(一個門外板拉延模為一個標(biāo)準(zhǔn)套，約30～35小時)，而且型面精度與數(shù)模比較，最大誤差為0.06mm(推光后檢驗(yàn))。

　　修邊模具刃口的精細(xì)化加工

　　修邊刃口的間隙、尺寸精度非常重要，往往因間隙的大小不合理、尺寸精度超差造成帶毛刺或刃口使用壽命太短而影響了尺寸精度，在這一方面，工藝路線是這樣的：修邊輪廓粗銑(STOCK=1mm留10mm量)→修邊輪廓精銑(STOCK=0.3mm)→R角清角(STOCK=0.3mm)→拆卸淬火→拼裝→φ20超硬刀加工→φ16清角→φ10清角→φ8清角(一般在設(shè)計時沒有特殊要求工藝圓角留R4)。

　　加工過程中，通過這種加工工藝路線走下來以后，修邊刃口間隙的合格率達(dá)到75%～80%，如果角設(shè)計合理的話，完全可以達(dá)到100%，δ=0.8mm以上的修沖類模具完全可以達(dá)到100%。在這一方面，刀具的選擇非常關(guān)鍵，難點(diǎn)為淬火以后的加工，這是整個工藝的關(guān)鍵部分，在這一方面，有幾種刀具可供選擇：

　　(1)超硬刀具;

　　(2)黛杰Dajet的整體硬質(zhì)合金立銑刀;

　　(3)HITACHI整體超硬立銑刀+超硬涂層。

　　我們在這個舉例中選的是HITACHI整體超硬立銑刀，這種刀具的參數(shù)如下：

　　轉(zhuǎn)速：1500rpm

　　進(jìn)給：2500mm/min

　　影響超精加工的尺寸精度、表面粗糙度的因素

　　應(yīng)該說對于數(shù)控加工而言，影響加工精度的因素很多，歸結(jié)起來有如下幾大類：

　　(1)設(shè)備的幾何精度和線性精度、插補(bǔ)性能等;

　　(2)機(jī)床的結(jié)構(gòu)和剛性對加工的影響;

　　(3)切削過程中的熱變形;

　　(4)加工余量的大小;

　　(5)刀具材質(zhì)、切削參數(shù)的選擇;

　　(6)環(huán)境溫度變化影響;

　　(7)裝夾、二次找正、定位等;

　　(8)操作人員的責(zé)任心。

　　★設(shè)備的結(jié)構(gòu)對于超精加工的影響。

　　首先，設(shè)備的結(jié)構(gòu)決定了設(shè)備本身的重量，而設(shè)備本身的質(zhì)量，根據(jù)加速度能量守恒定律：FT=MV就直接轉(zhuǎn)變成設(shè)備動態(tài)響應(yīng)的能力，這就是直觀的所謂伺服控制時間，一般要控制在4毫秒以內(nèi)才能達(dá)到這個要求。第二，設(shè)備的結(jié)構(gòu)又決定了設(shè)備的剛性，設(shè)備的剛性，決定了設(shè)備滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，包括主軸帶刀柄后，全范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)是否震動的問題，往往輕銑床或門橋移動式的剛性不好，往往在Speed=6000～8000rpm時產(chǎn)生震動，這種震動表現(xiàn)在模具上就是我們所說的橘皮現(xiàn)象。

　　★設(shè)備的精度也非常關(guān)鍵。

　　按照國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，NC試驗(yàn)、Bar檢驗(yàn)精度必須達(dá)到要求，另外對于設(shè)備的定位精度、重復(fù)定位精度、反向間隙要求也是極嚴(yán)格的，通常P≤0.015/L，max≤0.005/L mm，Backlash≤0.006(VDI3441 standard)(tenpure 25°±4)。如果達(dá)不到這個標(biāo)準(zhǔn)，我們做出來的精加工效果就會有縮水，我們廠在實(shí)現(xiàn)這個操作過程采用了兩臺日本OKUMA機(jī)床。

　　★刀具的磨損不管是型面還是輪廓都有很大的影響。

　　在因?yàn)槟p的型面加工過程中，因?yàn)榫€速度在刀尖部分Vc=0逐漸到Vc=πn/1000*m，因此側(cè)面的磨損較大。這樣特別是側(cè)壁容易產(chǎn)生讓刀。我們采用的鏡面球刀在17小時以內(nèi)的磨損通過用對刀塊和三座標(biāo)測量后，磨損為0.015mm。不要小看這0.015mm，它的磨損過程是分三個階段的。

　　第一階段：急劇磨損階段，這個階段約持續(xù)20分鐘左右;

　　第二階段：恒定階段，這個階段刀具運(yùn)行平穩(wěn);

　　第三階段：為緩慢磨損階段，以上兩個階段只是一種物理方面變化，而到第三階段時，變性的化學(xué)變化，而且隨著時間推移，這種磨損是加速度的，最后惡性循環(huán)，導(dǎo)致表面精粗糙度下降很快，手感為銼一樣感覺，通常情況下這種變化是占主要的。

　　★熱變形對于超精加工的影響也是很大的，熱的來源主要就是切削熱。

　　切削熱一般情況下存在于三個方面，工件約占20%，鐵屑約占70%，刀具約占10%。對于超精加工來說，不要小看刀具帶走的10%熱量，在整個裝夾系統(tǒng)里面，10%的熱量能使刀具連同裝夾系統(tǒng)伸長約0.015～0.02mm，如果切深在0.5mm以上，這個現(xiàn)象會非常明顯，這也就是經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一把刀在換完刀片后，突然感覺型面較換刀前深了。

　　★材質(zhì)的情況、余量大小、切削參數(shù)的選擇都非常關(guān)鍵。

　　被加工材料的材質(zhì)、余量大小是非常重要的。材質(zhì)不同，熱處理手段不同，硬度不同，讓刀量就不一樣。余量大了，對于型面加工來說，特別是側(cè)面的讓刀會非常嚴(yán)重，通常情況下，如果側(cè)面留量達(dá)到0.5mm，側(cè)面讓刀最超碼要0.06～0.08mm左右。如果側(cè)面余量為0.2mm，側(cè)面的讓刀在0.02～0.04mm。所以說，留量的大小很關(guān)鍵，參數(shù)的選擇也相當(dāng)關(guān)鍵。

　　★環(huán)境溫度的影響也至關(guān)重要。

　　從數(shù)控機(jī)床的工作原理來講，半閉環(huán)(Semi Closed loop) 和(Closed loop)的記數(shù)方式是不一樣的。(Semi Closed loop)的記數(shù)器是旋轉(zhuǎn)編碼器或圓光柵，而(Closed loop)的編碼器是線性的光柵、磁柵、球柵等。由于溫度的影響，線性光柵天有一個線長系數(shù)，也就是說隨溫度上升或降低的澎漲或收縮，以Heidenhain線性光柵尺為例，同一溫度下的誤差基本為重復(fù)性誤差，但在不同溫度下，它的誤差就會很大，如沒有恒溫裝置的車間，溫度變化10℃，其定位精度的變化就是0.0807mm～0.11mm的變化量，特別對于修邊刃口的影響很大，薄板料的修邊間隙一般為5%～7%*δmm，所以說，這么大的一個誤差其結(jié)果肯定是不準(zhǔn)的，解決這個問題的關(guān)鍵就是：首先恒溫，沒有條件的應(yīng)盡量的將凸?；虬寄r的溫差控制在1～3℃以內(nèi)，如果超出這個范圍，其結(jié)果必然是不符合要求、不合格的。

　　★操作人員的責(zé)任心也是決定精細(xì)化加工能否達(dá)到要求的關(guān)鍵因素。

　　所謂操作人員的責(zé)任心，具體包括做三基準(zhǔn)銷孔時的質(zhì)量等，裝夾、找正的精密度、墊鐵的多少、執(zhí)行加工工藝時的嚴(yán)謹(jǐn)性等、對刀時的誤差。

　　一般墊鐵的布置如圖6：墊鐵數(shù)為Δ=7+(L-1.5m)/1.5m*2。

　　刀具的選擇是修邊刃口精細(xì)化加工的關(guān)鍵所在，在加工過程中，我們選擇了如下廠家的刀具。

　　這幾種刀具的一個普遍特點(diǎn)就是加工硬度高，耐磨性好，精度高，以HITACHI刀具為例，φ20刀具為6齒，螺旋升角為40°，涂層為TINAI切削時刃口硬度可加工65°以上，進(jìn)給1800～2500mm/min，轉(zhuǎn)速S=2500rpm，切削側(cè)刃0.3～0.5mm，但掌握原則余量越小，效果會越好。

　　通過精細(xì)化加工的實(shí)施，對于提高效率、提高質(zhì)量，都起到很大的促進(jìn)作用，我們相信，隨著新技術(shù)、新工藝、新材料、新機(jī)床的出現(xiàn)，無鉗工化模具制造已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。