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汽車模具高速切削加工的工藝工藝研究及應(yīng)用


一、高速切削加工機(jī)理的研究

高速切削加工技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展的時(shí)間短，切削機(jī)理方面還有很多內(nèi)容仍需要進(jìn)一步的研究和完善，主要表現(xiàn)在由于速度大幅提高，加工過程產(chǎn)生的切削力、切削熱、刀具磨損狀況以及加工表面情況都將與傳統(tǒng)加工對應(yīng)因素所產(chǎn)生的現(xiàn)象和造成的結(jié)果顯著不同。高速切削機(jī)理的缺乏將阻礙高速切削加工技術(shù)的深入應(yīng)用，因此首先要進(jìn)行高速切削加工機(jī)理的研究以加深技術(shù)人員和操作人員對高速切削加工技術(shù)的認(rèn)識，并充分利用高速切削加工技術(shù)對汽車覆蓋件模具進(jìn)行高效高質(zhì)量的加工。

二、高速切削加工參數(shù)的優(yōu)化
實(shí)踐證明，在設(shè)備、材料、加工策略一定的情況下使用合理的加工參數(shù)將大大提高工作效率，并做到加工效率、刀具磨損和加工質(zhì)量的最佳組合。因此，在汽車覆蓋件模具高速切削加工方面進(jìn)行加工參數(shù)優(yōu)化是提高工作效率和汽車覆蓋件模具加工質(zhì)量的一個(gè)重要技術(shù)環(huán)節(jié)。

三、復(fù)雜模具曲面高速切削加工策略研究
成功進(jìn)行高速切削加工的重要前提是承受近乎恒定的切削載荷，在這種條件下能夠保證良好的高速切削加工效果。針對復(fù)雜模具曲面，需要進(jìn)行加工過程中去除材料體積變化小、切削載荷恒定的加工策略研究以避免刀具較快的磨損和減小讓刀誤差。

四、汽車模具高速加工切削數(shù)據(jù)庫建立
高速加工切削數(shù)據(jù)庫存儲高速切削參數(shù)等數(shù)據(jù)供技術(shù)人員和操作人員查詢和使用，在管理工藝數(shù)據(jù)和輔助技術(shù)人員進(jìn)行工藝規(guī)劃方面起著重要作用。為提高技術(shù)人員和操作人員的工作效率、促進(jìn)企業(yè)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展，建立針對汽車覆蓋件模具高速加工的切削數(shù)據(jù)庫勢在必行。

汽車模具高速切削工藝技術(shù)研究的技術(shù)手段
一、切削加工有限元模擬技術(shù)

電腦技術(shù)的飛速發(fā)展使得利用數(shù)值模擬方法來研究切削加工過程以及各種參數(shù)之間的關(guān)系成為可能，始于上世紀(jì)70年代的金屬切削加工的有限元模擬技術(shù)在電腦技術(shù)的發(fā)展中也得到了長足的進(jìn)步。金屬切削加工的有限元模擬考慮了材料屬性、刀具的幾何條件、切削加工參數(shù)(切削速度、進(jìn)給量、切削深度)以及切削加工引起的切削力載荷、熱載荷和殘余應(yīng)力等因素。在試驗(yàn)輔助和驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，虛擬切削加工過程中刀具和零件相對運(yùn)動的作用過程，對切屑成形過程進(jìn)行動態(tài)物理仿真，可以顯示加工行為以及被加工零件的內(nèi)部應(yīng)力、應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度等物理量的分布情況，預(yù)測零件的加工質(zhì)量和刀具磨損、破損等情況。進(jìn)而，通過對工藝參數(shù)的優(yōu)化，可以提高零件的加工質(zhì)量，有效減少刀具的磨損程度，減少采用傳統(tǒng)試湊法確定新工藝時(shí)所需的昂貴費(fèi)用和時(shí)間。另外，金屬切削加工模擬時(shí)，可以定義相關(guān)因素(加工參數(shù)、刀具幾何條件以及熱、力的上限)與材料的去除率之間的關(guān)系。在確保零件加工質(zhì)量的前提下，通過改變切削參數(shù)提高材料的去除率，從而達(dá)到提高生產(chǎn)率的目的。

汽車覆蓋件模具高速切削加工機(jī)理和加工參數(shù)優(yōu)化技術(shù)涉及材料科學(xué)、力學(xué)、金屬物理學(xué)、機(jī)械制造等多個(gè)學(xué)科，在數(shù)控加工領(lǐng)域一直難以解決?，F(xiàn)有的CAM軟件只能根據(jù)零件曲面特徵進(jìn)行數(shù)控編程，保證刀位軌跡不碰撞、不干涉，但難以保證加工后的零件在表面質(zhì)量和刀具壽命等物理目標(biāo)上也是最優(yōu)的，往往造成產(chǎn)品精度低下，刀具磨損嚴(yán)重，所以對高速切削加工過程進(jìn)行最優(yōu)化分析是一項(xiàng)比較困難卻又相當(dāng)重要的課題。從上述切削加工有限元模擬技術(shù)概述來看，走數(shù)字模擬仿真和試驗(yàn)研究相結(jié)合之路，是解決該實(shí)際問題的有效措施。切削工藝過程和切屑成形過程的有限元模擬為深入研究切削機(jī)理、提高切削加工質(zhì)量提供了新的、更加有效的分析方法。