塑料瓶吹塑模具的高速铣削加工工艺

1 引言
   
    本文以高速铣削加工饮料瓶吹塑模具为例，说明高速铣削加工在模具制造中的应用。饮料瓶吹塑模具高速铣削所采用的机床是德国海登海英五轴数控加工中心，其高速电主轴最高转速为24000r/min;采用高精密的滚珠丝杠高速进给系统达10-25m/min，加速性能最高可达(0.5-1)g(g=9.8m/S2>;采用海登海英控Catia系统;配备Catia软件具有的CAD/CAM功能，可对已有三维体型零件自动编程生成 CNC带码，经过适当后处理即可用于加工。本加工即在Cakia软件平台下实现。

2 塑料瓶吹塑模具的造型

   零件的CAD建模是将其用于加工的必要前提，对于待加工的零件，需要建立零件毛坯和零件实体两个实体。进入Catia的MechanicDesign的Part Design模块进行实体造型。建立72x70x200的长方体毛坯，接着采用回转切除特征切出塑料瓶回转表面φ60x120-φ24x10，如图1所示;继续建立零件毛坯72x70x200,如图2所示。

    
    完成零件建模后，检查毛坯是否适合零件，把毛坯和零件插入相同的坐标系，保证毛坯能完全重合。

3 塑料瓶吹塑模具的加工工艺规划

    3.1工艺分析及刀路形式
   
    加工零件为一具有复杂型面的工件，圆柱圆锥及其连接倒圆面均有较大的切削量，故对加工过程分三道工序:
   
    (1)粗铣，主要目的是切除大量材料;故应选用较大的切削进给量，由于切削过程中切削力较大应采用顺铣，刀路规划为分层向内螺旋(Inside Spiral)铣削加工如图3(a)所示。采用向内螺旋刀路，在切削时可以避免走空程，使得整个走刀路程最短，减少加工辅助时间，同时也可保证铣削加工始终为利于切削的顺铣方式。

    (2)半精铣，主要目的是切除粗铣造成的凸台，为精加工做准备;粗铣过程中采用的分层向内螺旋铣削加工，由于球头铣刀自身半径，故不可避免将有一部分材料未被切削掉而产生凸起，本加工工序主要目的就是切除掉这些凸起，为此刀路规划为往复(Zig-Zag)铣削加工，往复方向为沿塑料瓶轴线方向，如图3(b)所示:采用往复刀路，在切削时可以避免走空程，减少加工辅助时间，同时可保证铣削加工的质量。
   
    (3)精铣，主要目的是铁削加工出所需要的型面，保证达到要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量;精铣过程为达到粗糙度的要求，采取刀路交叉的原则选择精铣加工刀路，因半精铣刀路为沿塑料瓶轴线，故本道工序刀路选择沿塑料瓶径向，这样本工序的刀路与半精铣道路完全垂直，可达到最好去除表面凸点的效果。采用的刀路规划为沿径向的往复(Zig-Zag)铣削加工，如图3(c)所示。

    3.2刀具选择、切削参数的选定及加工余童的确定
   
    对于不同的工序需要选择不同的刀具及合适的铣削加工参数。
   
    粗铣，选用直径为6mm的球头铣刀，铣刀齿数为Z=2，采用分层顺铣的加工方式，每层铣削量为ap=O.Smm,自外向里螺旋走刀，主轴转速为n=15000r/min，进给速度f=0.075mm/z，加工余量为lmm。
   
    由上述条件计算得:

    因为是粗加工故不计算因加工产生的残留高度。
   
    半精铣，仍选用直径为6mm的球头铣刀，采用来回往复铣削的加工方式，走刀路线为“Z"字形路线，主轴转速n=12000r1min，进给速度f=0.04mm/z，走刀行距br=2mm.

    精铣，选用直径为4mm的球头铣刀，铣刀齿数Z=2,采用来回往复铣削的加工方式，走刀路线为“Z"字形垂直于半精铣的路线。主轴转速rz=15000r1min，进给速度fx=0.04mm/z，走刀行距br=mm，加工允许误差为0.08mm。许误差0.08mm，故上述加工工艺完全满足加一要求。