雕刻技術(shù)培訓(xùn)之 壹拾貳章精密沖頭加工

1、第十二章 精密沖頭的加工教學(xué)提示： 精密沖頭的加工一般使用鉻鋼等硬金屬材料，材料特性不同于59銅。另一方面，精密沖頭的尺寸一般較小，加工量相對較小，如何使用小刀具高效加工不斷刀，則成為了主要問題。學(xué)習(xí)本章要抓住精密沖頭的特點(diǎn)，掌握加工沖頭的工藝方法和用刀方案。12.1 精密沖頭的特點(diǎn)及加工要求教學(xué)目的： 通過分析，使學(xué)生掌握精密沖頭的加工要求。教學(xué)重點(diǎn)： 精密沖頭的加工與高頻模的加工工藝方法類似，即使用大刀具開粗，多把刀具清角的工藝方法，但由于加工的材料（鉻鋼）及加工要求不同，使用的刀具及其設(shè)定的參數(shù)就不同，所以本章重點(diǎn)應(yīng)放在刀具的使用上。12.1.1 精密沖頭的應(yīng)用在小五金模具加工方式中，冷

2、沖壓加工所占的比例較大，即利用加工出的沖頭在一些產(chǎn)品或零部件上冷沖一些字母、數(shù)字或簡單圖形（標(biāo)識符號、電話號碼、出廠日期、英文名稱等），如圖12-1所示。圖12-1在沖壓過程中，沖頭在沖壓設(shè)備瞬間強(qiáng)烈的壓力下，在產(chǎn)品上壓出凹下的字母、數(shù)字、圖案，如圖12-2所示： 圖12-2壓痕一般比較淺，在0.05mm左右。為了提高沖頭的壽命，加工沖頭的材料一般選用較硬的Cr鋼（如Cr12）等高硬度材料，模具熱處理技術(shù)（淬火）也普遍得到應(yīng)用。 12.1.2 精密沖頭的特點(diǎn)1、設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)相對比較簡單，文字比較細(xì)小，要求筆劃的粗細(xì)保持一致，一般的字體（包括黑體）都不符合這一要求，必須用抄圖的方法解決這一問題。

3、2、加工特點(diǎn)精密沖頭的加工以平面為主，多是一些簡單的陽雕，但要使用三維清角功能，來保證沖壓面輪廓（包括尖角部位）非常清晰。3、雕刻區(qū)域特點(diǎn)圖案、文字表面筆劃較細(xì)，這樣容易形成鋒面沖壓成形；側(cè)面角度較大，這樣確保沖頭有較好的強(qiáng)度和使用壽命。4、材料特點(diǎn)沖頭的使用壽命同加工方式和材料相關(guān)，一般使用的材料為Cr12，材質(zhì)較硬，不易加工。5、刀具特點(diǎn)刀具角度普遍較大，最小清角刀具刃寬較?。ú坏?.1mm）。12.1.3 精密沖頭的加工要求1、沖頭表面必須在一個平面上，沖頭文字筆劃比較細(xì)?。ㄒ话銥?.05-0.2mm之間）、筆劃分明、粗細(xì)一致；加工出的文字筆劃不能有斷筆，否則壓制的成品很難做到字跡清楚和

4、均勻；壓面輪廓清晰（包括尖角部位）。2、雕刻深度符合要求。一般為0.3-0.5mm之間。3、對底部的粗糙度要求不高。4、加工刀具錐度在3085度之間，即側(cè)邊斜度在15-42.5度之間。12.2 精密沖頭的雕刻教學(xué)目的：本節(jié)將講述“JD”精密沖頭的設(shè)計(jì)過程和工藝分析，圖形如圖12-3所示（毛坯尺寸22×16.5）。教學(xué)重點(diǎn)：1、 產(chǎn)品特點(diǎn)分析。2、 加工工藝分析。3、 刀具使用和精修方案。12.2.1 產(chǎn)品特點(diǎn)分析這是一個圖形與文字混合的精密沖頭，通過與客戶交流，綜合得到以下沖頭加工要求：1、毛坯尺寸22.0×16.5mm。2、沖頭表面輪廓線粗細(xì)0.12mm。3、模具側(cè)邊斜度

5、30度。4、雕刻深度0.3mm。5、其他尺寸數(shù)據(jù)參照圖12-3。12.2.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程在獲得了設(shè)計(jì)信息之后，需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的工作，在設(shè)計(jì)中，我們?nèi)绾伪ＷC輪廓均勻呢？首先把所需加工的雕刻區(qū)域的中心線繪制出來，并且經(jīng)過修圖精確調(diào)整（圖12-4），再利用“單線膨脹”功能，膨脹的距離為線寬0.12的一半0.06，如圖12-5所示： 圖12-4圖12-5最后得到圖12-6所示雕刻區(qū)域。圖12-612.2.3 加工工藝分析按照前面所講的金屬雕刻的思路，此例也是使用開粗和精修這種工藝方法，開粗和精修范圍如圖12-7所示：圖12-71、如何選擇開粗刀具此例加工尺寸為22.0×16.5mm，必須使用

6、刀具底直徑較大的刀具進(jìn)行開粗加工來提高效率。（1）錐度的選取“大面積”開粗加工如果使用平底刀進(jìn)行開粗，則精修加工中刀具側(cè)刃吃刀量比較大，加之材料硬度較大，不利于精修中小刀具加工，所以推薦使用錐度刀具做開粗加工，一般采用與精修刀具角度一致的刀具進(jìn)行加工，由于此例模具側(cè)邊斜度要求30°，所以采用錐度為60°。的刀具進(jìn)行加工。（2）底直徑的選取考慮到此例的加工尺寸只有22.0×16.5mm，如果選擇底直徑2.0mm的刀具作為開粗加工刀具，開粗刀具加工區(qū)域較小，留給精修刀具的加工量較大，所以采用直徑相對較小的刀具作開粗刀具，本例開粗刀具直徑設(shè)為0.6mm。2、如何確定精修

7、工藝方法和最小刀具在精密沖頭中，圖案中小字與狹長區(qū)域較多（本例文字1.2×1.0mm，有比較多的窄條狀區(qū)域），大刀具加工完之后留下的殘料區(qū)域太多，如圖12-8是采用錐度60-0.6刀具開粗，錐度60-0.3殘料補(bǔ)加工的殘料分布。圖12-8很明顯，殘料分布不集中，加工時(shí)抬刀比較多，加上殘料補(bǔ)加工方式是按照雙邊切參數(shù)進(jìn)行環(huán)切加工，這樣效率會更低。由此可見：與加工高頻模類似，為了使每把刀具受力均衡、加工效率更高，精密沖頭加工仍不使用“殘料補(bǔ)加工”，還是利用多把刀具進(jìn)行精修加工，通過精修加工中的區(qū)域修邊、三維清角功能去除殘料，保證沖壓面表面輪廓清晰（包括尖角）。經(jīng)過觀察雕刻區(qū)域還發(fā)現(xiàn)：最窄的

8、雕刻區(qū)域在“冒號”中間，寬度為0.079（圖12-9），所以精修加工的最小刀具直徑應(yīng)低于0.1mm。圖12-93、如何確定加工工序通過以上分析，開粗刀具定為錐度60°-0.6，最小刀具定為錐度60°-0.05注：錐度60°-0.05是設(shè)定的最小刀具，底直徑為0.05，此刀具底直徑設(shè)的越小，此處清角深度越大。確定了開粗刀具和精修最小刀具，所有錐刀角度一致，相鄰兩把刀具直徑倍數(shù)關(guān)系保證在2倍以內(nèi)（包括2倍），由此加工工序主要有以下幾步，如表12-1所示。表12-1“JD”精密沖頭加工工序表工序編號工序名稱工序內(nèi)容使用刀具雕刻深度吃刀深度1銑平面將毛坯表面銑平平底2.0

9、002開粗開粗加工60º-0.60.30.33精修工序一第一次精修加工60º-0.30.30.14精修工序二第二次精修加工60º-0.20.30.15精修工序三第三次精修加工60º-0.10.30.16精修工序四第四次精修加工60º-0.050.30.1表12-2：60°系列刀具開粗加工沖頭的工藝參數(shù)表材料工序吃刀深度進(jìn)給速度主軸轉(zhuǎn)速下刀方式下刀角度鉻鋼開槽0.1mm1.2m/min24000RPM斜線下刀1快速去料0.3mm1.2m/min24000RPM刀具一次開槽深度(mm)開槽進(jìn)給速度(m/min)“單邊切”吃刀深度(mm)側(cè)

10、向進(jìn)給(mm)“單邊切”進(jìn)給速度(m/min)60°-1.50.11.20.50.11.260°-1.00.11.20.50.11.260°-0.80.11.20.50.071.260°-0.50.11.20.50.051.2表：60°系列刀具精修加工鉻鋼材料的工藝參數(shù)表刀具“雙邊切”吃刀深度(mm)“雙邊切”進(jìn)給速度(m/min)“單邊切”吃刀深度(mm)“單邊切”進(jìn)給速度(m/min)60°-0.50.11.20.51.260°-0.40.11.20.11.260°-0.30.10.80.11.260°

11、;-0.20.050.80.050.460°-0.10.020.80.020.1（以上各參數(shù)表同樣適用于80度的刀具）12.2.4 生成刀具路徑1、銑平面選中矩形外框，設(shè)置銑平面路徑，這里就不做詳述。2、生成開粗加工路徑選中圖12-6所示雕刻區(qū)域，選取“區(qū)域雕刻”功能，設(shè)置參數(shù)如圖12-10所示：圖12-11點(diǎn)擊確定按鈕，系統(tǒng)生成圖12-12所示路徑：圖12-123、生成精修加工路徑（1）生成第一次精修路徑繼續(xù)選中雕刻區(qū)域，選取“區(qū)域雕刻”功能，設(shè)置參數(shù)如圖12-13：圖12-13圖12-14注：當(dāng)選中最后一層修邊后，路徑只生成最后一層修邊路徑，吃刀深度的定義不影響雕刻路徑。點(diǎn)擊確定

12、按鈕，系統(tǒng)生成圖12-15所示路徑。雕刻路徑整體如圖12-16所示。 圖12-15 圖12-16（2）如何提高精修加工效率通過分析雕刻區(qū)域，我們發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域已經(jīng)生成了修邊路徑，這說明這些區(qū)域可以使用錐度60-0.3的刀具以修邊方式來完成這些殘料的加工。結(jié)合視窗放大觀察精修路徑中有4處區(qū)域處于雙邊切加工區(qū)域，有1處區(qū)域未生成開粗路徑，如圖12-17所示。考慮到實(shí)際加工，會遇到以下兩點(diǎn)問題： 在不劃分區(qū)域加工的情況下，為了提高加工效率，開粗刀具不可能太小，導(dǎo)致粗雕刀具無法在狹小區(qū)域生成開粗路徑，造成JD刀具加工個別區(qū)域時(shí)處于雙邊切狀態(tài)。 為了提高整體效率，必須使用單邊切加工參數(shù)，導(dǎo)致雙邊切區(qū)域刀具

13、受力增大，刀具磨損加速。解決此問題的方法有兩種： 在控制軟件中單獨(dú)設(shè)置此處路徑的加工參數(shù)（選中雙邊切路徑，降低此處路徑的切削進(jìn)給速度、落刀速度）。 采用“分離刀具路徑”功能，將此處單邊切路徑刪除，單獨(dú)選中此區(qū)域，按照雙邊切加工參數(shù)設(shè)置這些區(qū)域的路徑。第一種方法大家可以動手試一試，此處我們講解第二種方法。選中上述生成的刀具路徑，選取“分離刀具路徑”功能，選取“分離為單條路徑”選項(xiàng)，如圖12-18所示。 選中圖12-15中雙邊切路徑，選取“刪除”功能，刪除雙邊切路徑，得到圖12-19。 圖12-18 圖12-19注：如果采用殘料補(bǔ)加工或整體分層修邊的加工方法，效率會有所降低。為了進(jìn)一步提高效率，還

14、可以將外框周圍的清角路徑和修改后外框生成的多余修邊路徑刪掉。選取圖12-16中雙邊切雕刻區(qū)域和未加工區(qū)域，使用區(qū)域雕刻中的區(qū)域修邊功能，參數(shù)如圖12-20所示。（刀具仍采用錐度60-0.3）通過“三維觀察”下的“軸側(cè)圖”觀察修邊路徑，從圖12-21中可以清楚看出修改后的路徑分層情況。圖12-20 圖12-21雕刻路徑整體如圖12-22所示。經(jīng)過修改后，加工中刀具受力較均衡，刀具磨損減少，同時(shí)也比整體分層修邊加工效率要高。同樣利用“錐度60-0.3”刀具生成清角路徑，設(shè)置參數(shù)如圖12-23所示。 圖12-22 圖12-23注：不選取禁止向下清角原因是選中后，刀具自下向上加工，在雙邊切區(qū)域加工時(shí)刀

15、具在入刀位受力較大，不利于加工。點(diǎn)擊確定按鈕，得到清角加工路徑。雕刻路徑整體如圖12-24所示。3、第二次精修雕刻路徑利用錐度60-0.2生成第二層精修雕刻路徑，設(shè)置參數(shù)如圖12-25、26、27所示。圖12-25圖12-26注：從第二次精修路徑開始，修邊路徑都處于單邊切加工狀態(tài)，所以沒有必要修改路徑。通過分別設(shè)置區(qū)域修邊和三維清角得到第二層精修路徑。雕刻路徑整體如圖12-28所示。 圖12-27 圖12-284、第三次精修雕刻路徑利用錐度60-0.1生成第三次精修雕刻路徑，設(shè)置參數(shù)如圖12-29、30、31所示。圖12-29圖12-30通過分別設(shè)置區(qū)域修邊和三維清角得到第三次精修路徑。雕刻路徑整體如圖12-32所示。 圖12-31 圖12-325、如何設(shè)置最后精修路徑此時(shí)我們放大觀察前面工藝分析中提到的狹小區(qū)域，發(fā)現(xiàn)錐度60-0.1加工后，“冒號區(qū)域”仍不滿足要求，如圖12-33所示：圖12-33選中“冒號”與外邊框，