[发明专利]高速铣削冷作模具钢拼接件曲面的工艺设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及两类不同材料拼接件的高速铣削方法及其加工表面粗糙度实验公式，具体涉及高速铣削Cr12MoV和7CrSiMnMoV拼接件加工表面粗糙度实验公式，和Cr12MoV和7CrSiMnMoV拼接件曲面拼接件高速铣削方法。

背景技术

汽车大型覆盖件模具是汽车生产的关键工艺装备，也是汽车个性化和升级换代的重要保证，具有制造难度大、加工表面质量和精度要求高的特点。此类模具凸、凹模多采用Cr12MoV镶块和7CrSiMnMoV模体装配后整体加工而成，其加工区域存在大比例的高硬度淬火表面和的低硬度模体表面，在进行两种材料组成的模具高速精加工时，因硬度和模具材料交替变化引起的切削冲击，导致模具加工表面质量不稳定，直接影响模具使用寿命。现有工艺技术无法实现Cr12MoV与7CrSiMnMoV等模具材料多硬度拼接区域高效、高表面质量加工，模具型面的完整性和汽车覆盖件成形质量难以保证，模具修磨抛光时间过长等问题急待解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决高速铣削不同材料拼接式模具型面加工效率与加工表面质量冲突的问题，进而提供高速铣削冷作模具钢拼接件曲面的工艺设计方法。

本发明的技术方案是：为实现上述目的所采用的技术方案在于包括以下步骤：

第一步、建立两种材料各自加工表面粗糙度实验公式，获得两种材料拼接件高速铣削实验的铣刀转速设计方案；

采用两把可转位球头铣刀，在一定范围内，分别进行高速铣削Cr12MoV和7CrSiMnMoV实验，建立7CrSiMnMoV和Cr12MoV加工表面粗糙度实验公式，揭示出高速铣削两种材料时，铣刀转速和加工表面硬度对Cr12MoV高硬度区和7CrSiMnMoV低硬度区加工表面粗糙度的影响，获得Cr12MoV和7CrSiMnMoV拼接件高速铣削实验的铣刀转速设计方案；

第二步、确定进行两种材料拼接的曲面试件高速铣削实验的最高转速；

设计一种由Cr12MoV和7CrSiMnMoV两种不同硬度的材料拼接成的，具有硬度梯度的多硬度分布试件，在与步骤一相同转速范围内，以恒定的铣刀每齿进给量、铣削行距和铣削深度进行高速铣削拼接件实验，获得指定转速条件下Cr12MoV和7CrSiMnMoV切削区域加工表面粗糙度分布特性，确定进行两种材料拼接的曲面试件高速铣削实验的最高转 速；

第三步、进行两种不同硬度的材料构成的曲面拼接试件高速铣削实验；

设计一种由Cr12MoV和7CrSiMnMoV两种不同硬度的材料构成的曲面拼接试件，采用六把相同的高速球头铣刀，以一定的铣刀转速、进给速度、铣削行距和铣削深度，分别在凸凹曲面区域采用垂直切削路径、斜向切削路径、平行切削路径进行高速铣削实验；

第四步、提出高速铣削两种材料拼接件曲面的工艺设计方法；

依据上述实验结果，该方法利用高速铣削Cr12MoV和7CrSiMnMoV加工表面粗糙度实验公式和曲面拼接件高速铣削实验结果，获得满足拼接式模具加工表面质量要求的高效铣削工艺方案，并区分出凸凹模高速铣削工艺方案的不同。

进一步地，第一步中所述的高速铣削Cr12MoV和7CrSiMnMoV两种试件所采用的机床为MIKRON UCP710五轴数控加工中心；其中，铣刀悬伸量为92mm，每齿进给量为0.3mm/z，铣削行距为0.3mm，铣削深度为0.2mm，铣刀加工倾角为15°。

进一步地，第一步中两种材料各自加工表面粗糙度实验公式为：

(1)Cr12MoV淬硬钢试件沿铣刀行距方向和进给方向加工表面粗糙度实验公式为：

(2)7CrSiMnMoV试件沿行距方向和进给方向加工表面粗糙度实验公式为：

式中为试件沿铣刀行距方向加工表面粗糙度；为试件沿进给方向加工表面粗糙度；H_RC为工件硬度；n为铣刀转速。

进一步地，第二步中铣削具有硬度梯度的多硬度分布试件，采用的铣刀为直径20mm两齿可转位球头铣刀，每齿进给量为0.3mm/z，铣削行距为0.3mm，铣削深度为0.2mm。

进一步地，第三步中两种不同硬度的材料构成的曲面拼接试件尺寸为100×48×50mm，其沿宽度方向加工表面为直纹面，沿长度方向的加工表面为由曲率半径为1140mm、66mm、179mm、1112mm曲面连接而成的正弦型曲面。

进一步地，第一步中所述的铣刀为直径20mm两齿可转位球头铣。