汽车模具拼接工件铣削力非线性特征实验研究

摘要

大型覆盖件模具精加工多采用镶块式淬硬钢模件拼接后整体铣削加工而成,其加工区域存在大比例的非均匀性高硬度表面,镶块间硬度差△HRC5-10,且拼接镶块间拼接缝最大可达2mm.一方面多硬度拼接过渡区的铣削加工易于引发载荷突变，对刀具造成明显的振动冲击;另一方面，工件曲面形状起伏，曲面斜率不断变化，使得切削深度、切削宽度产生连续变化，材料去除体积也随之变化，导致加工过程中刀具载荷极不稳定，使得切削力产生剧烈波动，从而影响铣削加工精确度和己加工表面质量。本研究利用互相关函数寻找铣削力、铣削振动与表面形貌之间的关系来评价表面加工质量，汽车覆盖件模具硬铣削加工中铣削力的波动变化与是影响表面加工质量的主要因素。随着过缝角度的减小，影响比例呈现减小的趋势。另外，Z轴方向的铣削力对表面形貌的影响超过了其他两个方向。运用Higuchi法计算分形维数与近似墒对多硬度拼接状态下的铣削力、表面加工质量非线性特征进行了评价。铣削多硬度拼接淬硬钢时，拼接缝附近区域的切削力的非光顺特征明显，原因在于拼接缝产生了冲击，冲击增强铣削力的变化的非线性特征，而这也将导致加工件表面质量的下降。而通过调整刀具路径进行纹理控制，调整加工参数可有效降低铣削力和表面加工质量的非线性特征，并提高加工质量。