模具型腔的精加工工序是模具加工的最后一道工序,是直接影 响模具质量好坏的最重要的一环,它占整个模具加工量的30%〜 40%,因此备受国内外专家的重视。在我国尽管模具加工的大部分工序(车、铣、刨、磨、电火花、线切割等)已经实现了高度自动 化,但模具的精整加工大部分仍采用手工加工的方式,在一定程度 上严重影响了我国模具的发展。
所谓精整加工就是在保证零件型面精度的前提下,降低零件表 面粗糙度的加工方法。目前常用的方法有手工拋光、超声波拋光、 化学与电化学拋光等。在这些方法中,手工拋光是最常用的精整方 法,因为手工拋光运动灵活,可以加工任何复杂的型腔,但同时该 方法的劳动强度大,生产效率低,产品的质量没有保障。
而其它方 法虽然效果也不错,从产品的质量、加工的效率和工人的强度都有 很大的改善,但由于模具型腔的复杂性、多样性、不规则性,使得 这些加工工具很难完全沿着工件的轮廓线加工,有时受到这些型腔 空间的限制,所以很多精整加工方法只能在某些领域有自己的用武 之地,却很难广泛地推广使用。
国外大多数模具厂家都采用模具设计、加工甚至装配一体化, 也就是模具CAD/CAM/CAE的一体化,利用模具CAD软件和反 求工程进行设计;利用虚拟现实系统进行装配试模,发现干涉及时 调整,在没有问题的条件下,才进行加工;在加工过程中,利用加 工中心和CAD/CAM,把整个加工过程一体化,也就是工件一次 安装就完成零件的加工,所以工件的精度可以保证。
尽管如此,对于模具型腔表面的精加工问题仍是个世界难题, 这主要是由于存在以下几方面的问题。
模具型腔的多样化和不规则性。在很多场合下,模具的型腔表 面都是三维不规则的自由曲面,由于这些曲面的形状各异,给光整 加工时的刀具或磨具的运动轨迹及进给带来很大的麻烦。
用于模具光整加工的刀具或磨具的自适应性和柔性差。由于模 具型面的特殊性,要求加工它的刀具或磨具要有很好的自我调整的 能力,也就是所谓的自适应性,要随着加工轮廓形状的改变而改变 自己的运行轨迹,当然这里指的是微调。这就要求加工模具型腔的 工具具有一定范围的可塑性,即柔性。
模具表面的精度和光洁度要求较高。这也是由模具自身的特点决定的,模具作为加工工件的模型,它的精度的高低直接决定了工 件精度的好坏,也对自身的寿命、耐腐蚀性、耐磨性以及加工后能 否顺利把工件从模具中取出都起到至关重要的作用。即使有些加工 方法本身加工精度很高,但用在模具加工上,却由于在提高模具表 面光洁度的同时,很难保证工件的原始形位公差,结果也很难 胜任。