大型汽车塑料模具高速加工的误差分析与补偿

【摘要】： 高速加工技术应用于模具加工，改进了模具的制造工艺，提高了模具的加工效率和质量。国内外学者主要从高速加工的进刀方式、刀具路径、拐角以及残余分析等方面来进行研究，对高速加工中所产生的误差以及误差补偿方面的研究较少。本文主要针对加工误差的特点，研究大型汽车塑料模具高速加工中的误差形成原因，预测误差的大小，并通过离线的方式进行补偿。本课题的研究对提高大型汽车塑料模具的加工质量和加工效率有积极的意义，同时对其它类型模具的加工也能起到指导作用。 研究中采用Φ6mm硬质合金涂层球头铣刀加工P20预硬塑料模具钢，主要研究内容包括： 1、根据切削理论，研究球头铣刀在精加工时的切削力的预测公式，并通过实验求解切削刃系数和单位切削力系数。 2、通过斜面加工的实验，研究高速加工不同切削参数下的切削力和振动的特性。实验表明沿斜面加工顺铣的加工方式优于其它的加工方式，以切削力和振动为优化目标，得出了实验条件下的最优切削参数。 3、研究刀具的水平偏移与加工误差的关系，并利用有限元分析法求得刀具偏移量，预测加工误差的大小。 4、为提高有限元分析的精度、计算速度，研究了刀具、刀柄装夹后的特性，并通过实验对它们进行简化。 5、分析了刀具的路径误差，包括加工残余、刀具偏置的附加误差和直线逼近误差等，得出了曲面加工时加工残余与球头半径、进给步距的关系。 6、根据预测误差量采用加工面偏移的方式进行离线补偿，然后生成数控加工程序，实现加工过程的补偿，并通过实例对这一方法进行了验证。