模具是工业生产的基础工艺装备,高精度、短工期、低成本是其必然发展方向。模具工业必须广泛应用数字化制造技术以缩短模具的生产工期。模具数控加工作为数字化制造的一种重要手段,是影响模具生产工期长短和质量的主要因素,而模具型腔数控加工是模具数控加工中难度最大、最耗时的部分。但是传统的模具型腔数控加工中常采用恒定、保守的进给速度,从而导致加工效率大大降低。因此,如何在保证加工质量的前提下,提高模具型腔的数控加工效率成为一个亟待解决的难题。 针对模具型腔数控加工中常用的球头铣刀,本文进行了基于瞬时铣削力模型的数控加工进给速度优化研究,具体内容如下: 在工件Z-Map表示模型和刀刃离散点表示模型的基础上,针对球头铣刀铣削运动轨迹,提出了球头铣刀加工复杂曲面的表面形貌微观几何仿真算法。微观几何仿真提供了精确切屑几何轮廓,为后续铣削力预测模型的建立提供必要的几何参数。 在微观几何仿真的基础上,建立了考虑剪切力和犁切力双重效应的球头铣刀铣削力预测模型。通过正交切削实验回归出其中的犁切力系数和剪切力系数,将几何仿真得到的几何参数输入铣削力预测模型,即可预测出球头铣刀的瞬时铣削力。 以球头铣刀瞬时铣削力模型预测的铣削力为依据,针对不同刀位点处的切削载荷,求出相应的进给速度,然后将进给速度相近的刀位点进行分段,每段的进给速度选取该段的最低值并圆整,最后将优化的进给速度值反写回原始NC程序的相应刀位点处,即可得到高效而合理的NC程序。 实践证明,本文提出的进给速度优化方法高效而合理,在保证加工质量的前提下,有效地提高了模具型腔数控加工的效率。