掌握高频模加工方法上.docx

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掌握高频模加工方法上

第六章掌握高频模加工方法（上）

教学提示：

通过前面几个章节的学习，学员对金属雕刻的过程、工艺规划以及一些基本的雕刻参数都有了初步的认识及理解，可以加工简单的产品。

但是对于这些参数的理论根据还没有形成系统的知识体系。

那么，如何培养学员对于“复杂工件”会分析、会规划、会用刀、会查表，最后生成高效优化的刀具路径，而且学会判断刀具路径的合理性，这就需要有理论作指导，有“规矩”可查询，本章和第七章重点就是针对“复杂工件”的加工工艺方法、如何用刀、重要参数及功能等进行了详细讲解，并给出理论依据。

本章重点讲解了金属加工的工艺方法：

对使用“开槽式等量切削”的方法去粗、多把刀具清角的方法进行了系统详实的讲解。

教学重点：

1、分析高频模的特点，提出工艺解决方法——开槽式等量切削加工。

2、提出开粗、精修加工方法，分析刀具在加工中的受力状态。

3、分析刀具的选择对于加工成品的影响，强调刀具的重要性。

4、提出刀具选择的原则：

产品特点和切削原理，提出锥刀和螺纹铣刀的使用方法。

5、通过高频模实例的讲解，形成一套完整的设计思路。

6.1高频模特点与加工工艺方法

教学目的：

本节主要根据高频模的特点，从复杂高频模的加工要求入手，分析并提出高频模的加工工艺方法和用刀方案，使学员掌握规范的加工工艺。

教学重点：

1、分析复杂高频模的特点，提出加工要求；

2、深入讲解开槽式等量切削、多把刀具清角的加工工艺。

6.1.1高频模的特点分析

在前面第三章的讲解中我们已经对高频模的特点进行了详细的分析。

本章我们重点是根据模具的特点及加工要求提出高频模的加工工艺方法。

1、高频模的形态要求

高频模是通过压制到皮革表面上形成凹凸鲜明的“立体形态”，并且这些“立体形态”要求丰富、饱满，所以相对应模具上的雕刻区域的深度要深、加工范围要大。

一般在高频模加工中雕刻区域占毛坯材料的60%到80％，雕刻深度为2~3mm，压制的皮革“立体形态”高度差最大可达到2~3mm。

一些名牌厂家对皮革上图案形态要求更加饱满，还采用了上下模相互配合的加工方法，确保压制的“立体形态”能够达到3mm甚至更高的高度。

2、高频模加工的效率要求

从现在的市场角度来分析，高频模具目前在精雕机的加工业务中已经成为附加值较低的产品，客户获利完全靠批量生产，单件利润极低。

这就要求在产品合格的情况下，能够在规定的时间内完成产品的加工。

3、高频模开粗加工与精修加工的比较

从加工的时间的角度分析，虽然边角区域占的面积相对较小，但是由于只能使用较小的刀具加工来保证比较高的仿真清晰度。

并且小刀具的强度低导致雕刻过程中容易断刀，所以精加工占的加工时间反而比较多。

实践也证明：

占了雕刻区域不到15％的“边角”区域的加工时间却占到了一个高频模加工时间的65％左右。

4、从加工的角度对高频模特点进行总结

根据以上分析，我们从以下几个方面对高频模的特点进行总结：

模具特点：

高频模雕刻深度深、范围大、加工量也就相应比较大。

加工效率：

高频模加工效率要求比较高。

加工难点：

如何提高小刀具加工效率。

要解决以上问题，除了硬件过硬以外，还要靠合理的工艺方法。

精雕机的加工工艺是由软件专业功能来实现的，要想充分发挥精雕机的能力，学会并掌握这些软件专业功能，才能保证一个较高的产品合格品率和较高的产品加工效率，这样的产品才具备实际市场生存的意义。

6.1.2“大面积”区域加工——开粗加工

1、开粗加工的工艺方法

在开粗加工中，去除材料的面积相对比较大，按照常规的加工工艺方法，不能够满足雕刻行业中对于加工效率的要求，所以提出“开槽式等量切削”的加工方法。

2、如何理解开槽式等量切削加工

为了能够更加明白的理解应用“开槽式等量切削”，我们首先分析在加工中刀具的受力状态。

（1）雕刻加工中刀具的受力状态分析

前面我们讲，常规小刀具雕刻加工中的断刀问题比较严重。

那么影响刀具断刀的主要问题是什么呢？

是因为刀具在雕刻过程中存在“双边切”和“单边切”两种状态，吃刀量不均匀，致使刀具在雕刻的过程中受力时大时小，出现断刀情况。

如图6-1所示，刀具沿着未加工的图形区域边缘下刀，在切削材料时主要受到三个方向上的力：

进给方向的切削阻力和两侧的摩擦力。

刀具的这种受力状态形象地称为“双边切”状态。

为便于后面讲述，我们把“双边切”状态切削的材料区域称为“双边切”区域。

图6-1“双边切”状态

如图6-2所示，当加工区域的边缘都已经被切开，刀具切削区域中间的材料时，刀具只承受进给方向的切削阻力和单侧摩擦力，刀具的这种受力状态形象地称为“单边切”状态，“单边切”状态下切削的材料区域称为“单边切”区域。

图6-2“单边切”状态

（2）常规雕刻加工中刀具受力状态的分布

在常规的加工中，刀具的这两种受力状态是交替进行的。

也就是没有办法划分出哪里是“双边切”区域，哪里是“单边切”区域。

刀具在加工中，受力时大时小。

遇到这样的情况，没有其他的办法，只能通过降低刀具的进给速度来减小刀具加工中的受力。

也就是我们常说的，刀走的速度慢一点。

那么，在相同材料、速度、加工深度的情况下，刀具在“双边切”区域加工时的受力要远远大于刀具在“单边切”时的受力。

“单边切”状态下刀具受力相对较小，可以进行较高速度的切削进给运动，加工效率较高，刀具磨损也小，刀具切削声音较为清脆。

在侧向进给较小的前提下，还可以使用螺纹铣刀进行较大深度的切削加工。

但是因为我们在工艺规划中无法对两个区域分开加工，所以只能以刀具在双边切时的受力为准设置刀具的进给速度。

而这个进给速度并不适合刀具在“单边切”区域时的情况。

刀具在“单边切”区域时，我们希望刀具的进给速度能够快一点。

在这种加工状态下，我们实际上浪费了很多加工时间，加工效率相应的也就比较低。

应在教学中明确地提出“双边切”和“单边切”这两种切削状态，这样有助于学员建立“在不同的切削状态使用不同的工艺参数”的意识。

在教学中要通过实物样品和计算机演示让学员建立“双边切”和“单边切”切削状态的概念。

（3）开槽式等量切削加工中刀具的两种受力状态的分布

在“开粗加工”中，沿着雕刻区域边缘的加工基本上是“双边切”区域的加工，区域内部的材料（离开边缘一个刀具直径宽度）加工是“单边切”区域的加工。

而且“单边切”的区域大于“双边切”区域。

在开槽式等量切削的过程中，刀具同样存在“单边切”受力和“双边切”受力两种状态。

不过在精雕软件的工艺规划中，我们可以把“单边切”区域的加工与“双边切”区域的加工分开。

请看下面对比加工图：

图6-3未开槽加工图6-4开槽加工

（此例在实际讲解中可以在软件中进行演示并分析开槽加工与未开槽加工的区别。

）

在图6-4这种情况的加工中，先把“双边切”区域加工完，然后再加工“单边切”区域。

这样做的好处是：

在开槽的加工中我们可以使用较低的切削进给速度，在单边切区域的加工中可以使用较高切削进给速度，这样就可以使刀具受力均衡，提高加工效率。

在实际加工中，“单边切”区域和“双边切”区域是在同一切削进给速度下完成加工的。

通过减小在开槽时刀具的吃刀量，来平衡刀具的受力，也就是分层开槽。

（培训教师在软件上进行演示，重点突出分层开槽的效果。

）

6.1.3“边角”区域加工——精修加工

精修加工的工艺方法：

多把刀清角加工方法

（1）精修加工的材料区域

精修加工的材料区域由以下三个部分组成：

①由于开粗加工刀具尺寸较大，在图形区域的边缘留下一部分尺寸未加工到位的区域。

②由于开粗加工刀具尺寸较大，在一些小区域中根本下不进去刀，此时这些区域的材料被完整地保留下来了。

③为了实现加工精度的控制，开粗加工中定义的“粗雕余量”所保留的加工材料。

（2）精修加工中刀具的受力分析

在精修材料区域中，图形边缘尺寸未到位的材料区已在开粗工序中加工成“单边切”的区域，那些未下过刀的小区域，由于区域较小，不再适合进行开槽方式加工，这些区域为“双边切”区域。

（3）多把刀清角加工的方法

在精修加工过程中为了降低单把刀具的加工量，可考虑使用多把刀具，使每一把刀具去除量合理，确保加工过程畅顺的进行。

因此多把刀具清角加工的方法就是不要使用一把刀，应使用多把锥刀，利用锥刀的形态特点和清角加工方式，使每把刀具在材料的去除量和空间形态上作到均匀分布、合理负担，从而保证刀具有一个较低的磨损。

6.2刀具的选择和使用

教学目的：

本节通过讲解选择刀具的原则，使学员在加工中能够灵活的使用刀具，建立规范的刀具使用方法。

教学重点：

1、讲解用刀必须符合所加工产品的要求；

2、强调用刀必须符合切削原理；

3、建立规范的用刀方法。

我们在前面的学习中，生成刀具路径时，刀具要么是老师选择好的，要么是直接告诉同学们选择什么样的刀具，而没有具体深入的讲解为什么选择这样的刀具。

这样做的主要目的是为了不影响同学们掌握前面每个流程中的重点内容。

因为刀具的选择和使用这部分内容，牵扯的知识面比较广，而且理解起来有一定的难度。

本节我们就来讲解选刀原则，从以下两个方面展开：

●根据产品要求选择适合的刀具

●从切削原理的角度选择合适的刀具

6.2.1从产品要求的角度考虑刀具的选择

1、刀具的大小对“仿真清晰度”的影响

什么是“仿真清晰度”？

前面我们讲到：

精修刀具是加工开粗刀具加工不到的区域范围。

首先，既然精修刀具是加工开粗刀具加工不到的地方，那么精修刀具肯定比开粗刀具小。

要不然开粗刀具都加工不到，精修刀具肯定也加工不到。

为了同学们能够看的更清楚，请看图6-5。

这张图中平行四边形指的就是我们要加工的区域；1指的是我们粗加工的刀具，在图中用一个圆来表示；2指的是精修刀具，用一个比1小的圆来表示。

从这张挂图上我们要搞清楚以下问题：

（1）哪部分是残料区域范围？

（2）形成残料的原因是什么？

（3）什么是“仿真清晰度”？

（4）刀具的大小（包括开粗刀具和精修刀具）与“仿真清晰度”之间的关系是怎样的？

图6-5

在这里第四点是与我们现在讲解的内容相关性最强的。

前面所提出的问题也是为了引出第四个问题。

（1）图中什么地方是残料区域？

图中A和B所指的区域是残料区域。

其中A所指是开粗加工后形成的残料区域。

B部分包含在A区域内的，这部分是精修加工后所形成的残料区域。

（2）形成残料区域的原因是什么？

因为刀具是有尺寸的，致使刀具无论多小都不可能完全加工掉图形中的尖角区域（残料区域都是剩余在这些残料区域），从而形成残料区域。

（3）“仿真清晰度”：

“仿真清晰度”是指我们的抄图区域与我们实际加工到的图形区域之间的差异程度。

因为存在这些残料区域，那么刀具的直径越大（包括开粗刀具和精修刀具）残料区域就越大，也就是“仿真清晰度”越差，反之“仿真清晰度”就越好。

从上面的分析可以看出，我们在加工中选择的刀具越小，加工出的产品“仿真清晰度”就越好，也就是加工出的产品就越接近我们设计的产品。

2、刀具的大小对加工效率的影响

根据前面的分析，我们加工的时候为了得到更加接近设计的图形区域，是不是就尽可能的选择小刀具呢？

当然不是！

首先影响加工产品的“仿真清晰度”的因素除了刀具直径的大小以外，还有机床的定位精度、重复定位精度和运动灵敏度，粗略的讲也就是机床的精度。

机床的精度差，走刀的时候不平稳，边缘肯定也就不光滑，仿真清晰度当然也很差。

更重要的刀具的大小对加工效率的影响。

我们知道，加工一定的区域范围，选用小刀具能保证产品的清晰度，但用的时间较长，加工效率较低。

这就要求我们选择刀具的时候，在满足产品清晰度的情况下要尽可能选择直径较大的刀具以提高加工效率。

3、粗加工刀具和精加工刀具之间的关系

如何选择刀具，才能够在满足加工要求的情况下，达到加工效率最高呢？

我们可以利用刀具分配来实现，即：

采用直径相对较大的刀具进行开粗加工（提高加工效率