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1、 精密模具表面的数控雕刻1、工作室名称： 电子科技大学工程训练中心 114A二、实验项目名称： 精密模具表面的数控雕刻 三、学时：32 四、实验原理： 应用数控技术和高速铣削实现对零件表面的精密加工 数控技术：简称数控，即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 高速铣削：普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点 （1）高效 高速铣削的主轴转速一般为 15000r/mi
2、n40000r/min ，最高可达100000r/min。在切削钢时，其切削速度约为 400m/min，比传统的铣削加工高510 倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法(传统铣削、电火花成形加工等)相比其效率提高 45 倍。 （2）高精度 高速铣削加工精度一般为 10m，有的精度还要高。 （3）高的表面质量 由于高速铣削时工件温升小（约为 3C） ，故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。最好的表面粗糙度 Ra 小于 1m，减少了后续磨削及抛光工作量。 （4）可加工高硬材料 可铣削 5054HRC 的钢材，铣削的最高硬度可达60HRC。 鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛
3、应用，并逐步替代部分磨削加工和电加工。 但是，高速铣削在加工过程中应满足无干涉、无碰撞、光滑、切削负荷平滑等条件。而这些条件造成高速切削在刀具材料、刀具结构、刀具装夹以及机床的主轴、机床结构、进给驱动和 CNC 系统上提出了特殊的要求；并且主轴在加工过程中易磨损且成本高（目前） 。数控雕铣加工范围：主要加工对象为复杂精细的图案 “小刀具的快速铣削” 。另外主要对软金属的加工上比较有优势。数控雕铣加工方法：计算机控制的小刀具铣加工，主要分为粗加工和精加工数控雕铣的编程方式：编程方式可分为手工编程和计算机自动编程。其中手工编程主要是编一些简单的程序。对于复杂的程序需要计算机自动进行编程，这里用到的
4、软件为artCAM。利用灰度图自动生成加工程序。（操作步骤中有其他原理部分）五、实验目的： 1.了解数控雕刻机床的工作原理以及性能指标；2. 了解高速切削对精密表面质量的影响；3. 熟练掌握编程代码及编程技巧和方法； 4.合理制定加工工艺； 5.正确确定精密表面精细雕刻的切削参数。 六、实验内容: 1.设计精密模具表面的雕刻图案，编制雕刻图案的雕铣程序；2. 制定加工工艺规程，在数控雕铣机床上雕刻出设计的图案； 3.掌握精密加工。 七、实验器材（设备、元器件）： 雕铣机床（雕铣刀） 、平底铣刀、球头铣刀、雕刻刀、游标卡尺、计算机、115*85 铝合金块、ArtCAD 软件8、实验步骤：（1）
5、选取并 ps 精密模具表面的雕刻图案选定浮雕加工的灰度图如图 1。（2） 编制雕刻图案的雕铣程序打开 ArtCAD 软件，将 ps 好的灰度图拖至软件中。设置相关尺寸：原点位置，图像尺寸（长、宽、高） ，单位等。视图调至 3D 后制定刀具路径：加工浮雕 确定策略设置加工安全高度选取刀具材料设置计算刀具路径（名字用两个英文字母即可）仿真刀具路径刀具路径保存刀具路径按 my Lathen*.PIM格式输出加工文件 保存文件（6 位数字）打开生成程序倒数第三行 GOY300,M30 改为 GOY200,M30保存。（3） 在数控雕铣机床上雕刻出设计的图案用游标卡尺测板材尺寸，划出中心点。将板材固定在
6、工作台上。将编制好的粗加工程序导入机器。机器换刀回零确定原点回零选择程序开始粗加工结束。将编织好的精加工程序导入机器。机器换刀回零确定原点回零选择程序开始精加工结束。9、实验数据及结果分析：雕刻图案：见附图 2（1）加工参数安全高度：15mm 图像尺寸：108.09mm79.0 mm加工方式刀具名称刀具规格（直径） mm下切步距mm行距mm主轴转速rad/min进给率mm/min下切速率mm/min吃刀深度mm粗加工 X 方向平行加工Ball Nose 6 0.5 0.4 12000 700 500 1精加工 方框螺旋加工Ball Nose 1 0.5 0.1 20000 1100 900 1
7、.1( 二）粗加工程序：%,MX-,;(FROM ARTCAM2008 TO FAGOR 8055i(M);(X=108.090 Y=79.000 Z=0.971);(T2 is 6.000 毫米 直径的球头刀)S12000 M3G71 G0 G90 G17 G40 G51 E0.01M8G04 K500G54G0 Z15.000G0 Z20.000G0 X0.000Y0.000G0 X-54.044Y-39.499Z15.000G1 Z-0.971 F500G1 X-53.902 F700X54.044Y-39.374Y-38.999.X-54.044Y39.123Y39.498X-53.9
8、02X54.044G0 Z15.000G0 X0.000Y0.000Z20.000G0 Z15.000M05M09G0 Y200.000M30%,MX-,（3）精加工程序：%,MX-,;(FROM ARTCAM2008 TO FAGOR 8055i(M);(X=108.090 Y=79.000 Z=1.073);(T3 is 1.000 毫米 直径的球头刀)S20000 M3G71 G0 G90 G17 G40 G51 E0.01M8G04 K500G54G0 Z15.000G0 Z20.000G0 X0.000Y0.000G0 X0.000Y0.000Z15.000G1 Z-1.073 F5
9、00G1 X0.008Y0.006 F1100X-0.009Y0.029X-0.050Y0.000X-0.049Y-0.035X-0.022Y-0.067.X-54.027Y39.253G0 Z15.000G0 X-54.043Y-39.265G1 Z-1.073 F500G1 X-53.959Y-39.380 F1100X-53.875Y-39.495G0 Z15.000G0 X53.941Y-39.455G1 Z-1.073 F500G1 X54.026Y-39.340 F1100G0 Z15.000G0 X0.000Y0.000Z20.000G0 Z15.000M05M09G0 Y200
10、.000M30%,MX-,十、实验结论： 数控雕铣的加工原理、编程、加工跟数控雕刻相同，但主轴转速可达 2W 转，适用于高速小切削量的精密加工。 精密加工主要分粗加工和精加工两步，粗加工优先提高工作效率，对模具进行粗略的加工，为后面的精加工“开路” ；精加工则在加工效率的基础上优先照顾加工精度，粗加工和精加工一起为精密雕刻提供了效率和精度。操作者要综合考虑多种切削参数的影响，提供一个合理的搭配。十一、 总结及心得体会： 经过几周的努力，这次的选修实验终于完成了。通过这次设计，我了解了不少有关数控雕刻的知识。雕刻的步骤看起来简单先用软件编程，再用机床加工，但实际操作起来就会发现其实它并没有看起来
11、那么容易。尤其是在实际加工的过程中，连更换刀具都可以算得上一件小麻烦。不过实验总体还是成功的，雕刻出来的竹子图案效果很好，当然这也多亏了老师在精加工过程中的照看。 在这里我要特别感谢老师的指导与队友们（白东、付威、谢非、齐凡）的积极合作。十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 1. 如果有更换刀具的专门工具的话建议使用，因为更换刀具对从前没接触过的人来说是个苦差事。 2. 可以提供编程软件的安装文件给学生（比如把它上传到网盘里面） ，让学生可以在寝室里设计，避免许多组的人一起到实验室编程结果位置不够的事情发生。 附图一: 灰度图附图二： 加工成型图附图三: 加工过程图 1）用计算机编写程序2）精加工过程：日系：星期一平时成绩：操作成绩：实验报告成绩：总成绩：老师签字：
