模具cnc加工是一种利用计算机数字控制技术对模具进行加工制造的方法。它通过预先编制好的数控程序,指挥 CNC 机床(如数控铣床、数控车床、加工中心等)对模具坯料进行精确的切削加工,将坯料加工成符合设计要求的模具。下面小编讲解一下存在问题:
加工精度问题
机床精度影响:CNC加工机床本身的精度是影响模具cnc加工精度的关键因素。机床的定位精度、重复定位精度如果不达标,会导致模具加工尺寸出现偏差。例如,机床的坐标轴丝杆磨损或者导轨精度下降,在加工复杂曲面的模具时,就可能使刀具的运动轨迹偏离设计路径,造成模具表面形状精度误差,像汽车覆盖件模具的加工,对形状精度要求极高,细微的偏差都会影响最终产品质量。
刀具磨损与变形:在长时间或高速加工过程中,刀具容易出现磨损和变形。刀具磨损后,刀具半径会变小,直接影响模具的尺寸精度。而且磨损后的刀具切削刃变钝,切削力增大,会引起模具加工表面的粗糙度增加,还可能导致模具产生加工变形。比如在加工高精度的注塑模具时,刀具磨损可能造成模具型腔尺寸变小,影响注塑产品的成型精度。
加工工艺系统热变形:模具CNC加工过程中,机床的主轴、刀具、工件等都会因为切削热和摩擦热而产生热变形。特别是在高速切削时,产生的热量更多。例如,模具材料硬度较高,切削时产生大量热量,导致机床主轴伸长,进而影响刀具与工件之间的相对位置,使加工精度下降。而且热变形具有不稳定性,很难进行精确补偿,给模具加工精度控制带来很大困难。
表面质量问题
切削参数不合理:切削参数(如切削速度、进给量、切削深度)选择不当,会对模具表面质量产生不良影响。如果切削速度过高,可能会引起模具表面烧伤;进给量过大,则会使模具表面留下明显的刀痕,增加表面粗糙度。例如在加工精密压铸模具时,不合适的切削参数可能导致模具表面质量差,影响压铸产品的脱模性能和外观质量。
刀具路径规划不佳:刀具路径的规划直接关系到模具的表面质量。如果刀具路径不连续、不合理,会使模具表面出现接刀痕。例如,在加工具有复杂自由曲面的模具时,刀具路径的转接方式不合理,会导致相邻刀轨之间的衔接不光滑,在模具表面形成明显的痕迹,降低模具的表面质量。
振动问题:加工过程中的振动会导致模具表面质量恶化。振动可能来自于机床本身的振动(如电机不平衡、机床基础不牢固等)、刀具的振动(如刀具悬伸过长、刀具磨损等)或者切削过程中的自激振动。振动会使刀具在工件表面产生颤痕,增加表面粗糙度,严重时甚至可能导致刀具折断,损坏模具。比如在加工细长轴类模具零件时,容易因刀具悬伸过长而产生振动,影响表面质量。
加工效率问题
编程复杂程度高:模具CNC加工编程相对复杂,尤其是对于复杂形状的模具。编程人员需要考虑模具的几何形状、加工工艺、刀具选择等众多因素。而且为了保证加工精度和表面质量,往往需要进行多次模拟和优化,这会花费大量时间,从而影响加工效率。例如在加工具有复杂内部结构的注塑模具时,编程难度较大,需要精确规划刀具路径和切削参数,编程时间可能占整个加工周期的很大一部分。
刀具频繁更换与调整:在模具加工过程中,由于模具不同部位的加工要求不同,可能需要使用多种刀具。频繁更换刀具会增加机床的停机时间,降低加工效率。而且每次更换刀具后,还需要对刀具的长度、半径等参数进行测量和补偿调整,这也会消耗一定的时间。例如在加工一套大型冲压模具时,可能需要用到铣刀、钻头、镗刀等多种刀具,频繁更换刀具会导致加工过程中断,影响加工进度。
加工工艺顺序不合理:不合理的加工工艺顺序会增加加工时间。例如,没有按照先粗加工后精加工的顺序进行,或者在精加工之前没有充分消除粗加工留下的应力,可能导致模具在精加工过程中出现变形,需要重新加工,从而浪费时间,降低加工效率。另外,如果在加工过程中没有合理安排加工余量的分配,也会增加不必要的加工时间。
模具材料问题
材料硬度与可加工性:模具材料的硬度对 CNC 加工有很大影响。如果材料硬度过高,会使刀具磨损加剧,降低加工效率,并且容易产生加工硬化现象,影响后续加工。例如,一些高硬度的模具钢,在加工时需要使用特殊的刀具和切削参数,否则很难进行有效加工。同时,材料的可加工性差还可能导致加工表面质量差,出现裂纹等缺陷。
材料内部应力:模具材料在锻造、热处理等过程中会产生内部应力。在 CNC 加工过程中,这些应力会重新分布,导致模具变形。例如,在粗加工后,由于材料内部应力的释放,模具可能出现明显的形状变化,这就需要在精加工之前进行应力消除处理,否则会影响模具的最终加工质量,增加加工时间和成本。
材料质量不均匀:部分模具材料可能存在质量不均匀的情况,这会给加工带来困难。例如,材料的化学成分不均匀,可能导致不同部位的硬度不同,在加工过程中会使刀具的磨损程度不一致,影响加工精度和效率,同时也会对模具的表面质量产生不利影响。