用于提高精度的模具铜电极加工方法与流程

1.本发明涉及用于提高精度的模具铜电极加工方法，属于模具加工技术领域。


背景技术：

2.在模具加工中，用于模具加工的方法有很多，如铣床加工、磨床加工、加工中心加工、线切割加工、车床加工还有就是火花机的放电加工等加工方法。而对于模具中非常常见的直角、骨位、倒扣、内尖角和文字图案等加工位置，以及某些模具表面精度要求特别高的部位，立铣机床、加工中心和雕铣机床等通过刀具加工的方式，难以满足上述加工需求，而火花机的放电加工则能解决上述加工难题。其中，铜电极作为火花机放电成型加工用的工具，是模具加工的重要部件。铜电极放电位置的表面形状应与模具产品的加工形状相匹配，因此铜电极的外观质量直接影响到模具产品的加工精度。而模具铜电极的形状越复杂、加工时间越长，加工工艺对于铜电极外观精度的影响就越大。但是，传统的铜电极加工主要依靠现场工作人员的经验进行加工调试，调试时间较长且加工精度难以保证。


技术实现要素：

3.本发明提供用于提高精度的模具铜电极加工方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.本发明技术方案涉及提高模具铜电极加工精度的方法，所述方法包括以下步骤：
5.s110、根据机床特性及加工需求设定测试加工工序，通过所述机床根据所述测试加工工序对测试件进行加工；对加工后的测试件进行工艺测试，以获得影响所述机床加工精度的机床特性，并生成相应的特性数据库；
6.s120、根据模具加工要求制定刀具数据库；对所述测试件依次进行粗加工、半精加工和精加工后，从所述刀具数据库中选用测试刀具对所述测试件的光刀面进行接刀处理，根据接刀面的加工效果进行工艺调节，直至获得合格的接刀工艺数据，将相应的接刀工艺数据记录并存储于所述刀具数据库中；其中，所述刀具数据库中包括直径大小不同的多种类型的测试刀具。
7.进一步，所述测试数据包括丝杆热伸出数据、主轴热伸长数据和机床热变形数据等。
8.进一步，所述工艺测试的方式包括通过三轴坐标测量机测量、使用千分表打标检验和在机直接检验。
9.进一步，所述接刀工艺数据包括刀具参数、切削参数和走刀路线，其中，所述切削参数包括步距、吃刀量和主轴转速。
10.进一步，所述特性数据库包括工件尺寸及其对应的预热时长和预热主轴转速。
11.进一步，所述测试件由紫铜材料制成。
12.本发明技术方案还涉及一种对模具铜电极的加工方法，基于本发明上述技术方案的预处理方法，所述方法包括以下步骤：
13.s210、获取铜电极的模具加工程序，对被加工区域进行预热，并根据预设的预热变量自动识别并控制机床预热时间；其中，所述预热变量根据所述机床特性并通过所述特性数据库获得；完成预约操作后，对铜电极进行当前工序的加工；
14.s220、当需要进行接刀处理数理时，根据需要接刀的加工刀具，通过预设的后处理程序，自动识别并生成机床的接刀加工参数；根据接刀加工参数完成接刀后，直接进行下一工序的加工；其中，所述接刀加工参数根据所述刀具数据库获得。
15.进一步，所述步骤s210包括以下步骤：
16.s211、获取铜电极的模具加工程序，以获得所述铜电极的加工尺寸；
17.s212、根据所述机床特性数据库，自动获得与所述加工尺寸相匹配的预热时长和主轴转速；
18.s213、根据匹配到的所述预热时长和所述主轴转速进行机床预热。
19.进一步，所述步骤s220包括以下步骤：
20.s221、获取所述加工刀具的刀具参数，以在所述刀具数据库中获得相匹配的测试刀具；
21.s222、根据匹配到的测试刀具的接刀工艺数据，设定机床的接刀加工参数以进行接刀处理；
22.s223、完成接刀处理后，直接进行下一工序的加工。
23.本发明的技术方案还涉及一种数控机床，计算机装置，所述计算机装置储存有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实施上述的加工方法。
24.本发明的有益效果如下。
25.本发明提供了用于提高精度的模具铜电极加工方法，可有效提高机床的加工精度和加工效果，在保证加工效果的基础上提高加工速度，为形状复杂多变的模具铜电极的精密加工提供高效解决方法，降低对操作人员技术水平的依赖，有利于减少加工行业对高端加床的依赖，可提高方法使用灵活度，可应用于其他模具加工领域。通过自主设计的预处理方法，形成使用机床的特性数据库和刀具数据库，采用模块化设计方式，使得预处理方法应用灵活，降低用户干涉和任意操作对加工效果影响。在预热加工过程中，只需要根据实际预热加工条件，通过系统自动调用特性数据库，即可获得高精度的有依据的机床预热时间，从而提高机床加工稳定性，有利于保证加工精度。在接刀处理中，通过系统自动调用刀具数据库，可在接刀完成下直接进行下一工序加工，无需进行人工检测调试，实现高效接刀及接刀后直接加工。将机床的特性数据库和其接刀处理的刀具数据库，应用于铜电极加工工序中，提高加工速度同时有利于保证加工精度。
26.此外，本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
27.图1是根据本发明实施例的方法流程图。
28.图2是根据本发明实施例的测试件的结构示意图。
29.图3a和图3b是根据本发明实施例的加工工艺的轨迹示意图。
30.图4是根据本发明实施例的编程刀路的轨迹示意图。
具体实施方式
31.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。
32.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。本文所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
33.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。本文所提供的任何以及所有实例或示例性语言(“例如”、“如”等)的使用仅意图更好地说明本发明的实施例，并且除非另外要求，否则不会对本发明的范围施加限制。
34.参照图1至图4，根据本发明的用于提高模具铜电极加工精度的预处理方法至少包括以下步骤：
35.s110、根据机床特性及加工需求设定测试加工工序，通过机床根据测试加工工序对测试件进行加工；对加工后的测试件进行工艺测试，以获得影响机床加工精度的机床特性，并生成相应的特性数据库。
36.s120、根据模具加工要求制定刀具数据库；对测试件依次进行粗加工、半精加工和精加工后，从刀具数据库中选用测试刀具对测试件的光刀面进行接刀处理，根据接刀面的加工效果进行工艺调节，直至获得合格的接刀工艺数据，将相应的接刀工艺数据记录并存储于刀具数据库中；其中，刀具数据库中包括直径大小不同的多种类型的测试刀具。
37.需要说明的是，为使生成的特性数据库和刀具数据库中的数据更贴合实际使用条件，本发明实施例的测试件的制造材料与客户现场需加工产品的制造材料相同，譬如当需要使用的机床应用于铜电极加工时，那么本发明实施例的测试件由紫铜材料或者铜材料制成。
38.在一些实施例中，根据客户现场或者需要使用的机床的特性，以及需要生产的产品的加工需求，设定相应的测试加工工序，然后通过机场运行测试加工工序，对自主设计的测试件进行加工。加工完毕后，通过对测试件进行工艺测试，得出机床那一方面的机床特性对加工精度影响较大，以及如何设置加工参数可获得期望的加工效果。其中，本发明实施例使用的加工测试的方式包括通过三轴坐标测量机测量、使用千分表打标检验和在机直接检验等。其中，本发明实施例的机床特性包括丝杆热伸出数据、主轴热伸长数据和机床热变形数据等。进一步地，通过对测试件的加工和检验，可快速验证当前机床的热变形产生问题。具体地，根据不同条件下的现场加工结果，获得真实的检测数据，并通过分析判断，获得针对当前机床的最佳参数设置，及形成当前机床的特性数据库。譬如，针对机床被加工区域的预热设置，可通过调用特性数据库，获得当前机床在预约多少分钟后才能稳定下来，然后在cam编写加工程序中，设置一个宏变量，控制机床的预热程序，来控制机床的预热运行时间。
39.具体地，先根据客户现场的使用环境资料，以及收集需要使用设备的机床特性，特别是主轴热伸长及三轴热伸出等热稳定特性资料，根据收集的资料去制定相应的测试加工工序，如设定加工刀路和加工参数等，从而按照规划的加工工序对测试件进行加工，可获得更全面及更精准定位的机床加工效果，对加工效果采用高精度测试仪器或者其他有效的测试手法进行检测分析，从而获得影响机床预热时间的相关参数，以及相关参数的在不同预热加工条件下的具体设置数值，并将上述获得的工艺参数、预热加工条件和参数数值存储于特性数据库中，从而在实际加工生产时，操作员只需输入实际的预热加工条件，机床系统即可自行获取对应的工艺参数及参数数值，自动执行相应的预热程序，从而不但有利于加快了加工速度，还可以提高加工精度，以及降低人工干预的影响。
40.此处以一个具体实施例加以说明，本发明实施例中对于机床预热时长的设置，现场编程人员在生成cam后处理文件时，生成工件尺寸作为预热加工条件，机床系统即可根据工件尺寸输出预热时间的具体数据，譬如，当输入工件尺寸为50*50*50nm则机床系统可自动获得预热时间为10分钟，而当输入工件尺寸为100*100*100nm则机床系统可自动获得预热时间为15分钟，进一步地还可以获得预热时的主轴转速的具体设置数值，其预热参数设定不需要人工干预。而对于传统的机床预热，并没有具体数据表可供参考，仅能依靠现场操作员的工作经验进行设定时间调节，或者依据行业流传的一般预热时长进行设定，如一般认为超精密机床预热时间一般不大于30分钟，如此设置导致预热时间设置没有依据，相同的加工会因操作员不同或者加工时间段不同而预热时长长短设置不同，从而导致预热操作不能对加工效果起到很好的辅助作用。传统的机床预热所设定时间仅为一个由操作员主观支配设定的大概数值，显然不能满足现代对于铜电极加工的越来越高的精度要求。
41.在一些实施例中，通过加工工艺的开发、加工刀具的选用、加工程序的编写以及加工参数的制定，对测试件进行接刀处理的加工验证。譬如，首先对测试件使用10mm平刀进行开粗，r3球刀进行半精，r3球刀进行光刀，当测试件已经光刀完成后，最后使用大小不同的刀具进行接刀处理，从而根据接刀面的加工效果，获得接刀工艺数据的设定对接触处理的影响。其中，接刀工艺数据包括刀具参数、切削参数和走刀路线，其中，切削参数包括步距、吃刀量和主轴转速等。
42.本发明实施例中，刀具数据库中的测试刀具的选择可根据模具铜电极的加工需求设定，并且本发明在针对接刀工艺验证的加工程序编写中，着重实用了不同大小的加工刀具进行接刀，一方面有利于验证对刀仪的精度，另一方面可获得多种类型加工刀具的接刀工艺数据，使其应用范围跟广泛。需要说明的是，本发明可通过使用探针在机测量技术或使用三坐标测量仪器进行数据分析，从而得出机床在哪个接刀面产生误差。
43.具体地，参见图3a，先对测试件的表面进行加工(参见图3b蓝色面为加工面)，然后采用不同大小的刀具对加工面进行接刀处理(参见图3b中蓝色面与蓝色虚线交接处为接刀位)，以及根据不同的编程刀路对测试件进行加工(参见图4中蓝色面为加工面，蓝色面与蓝色虚线交接处为接刀位，黄色面表示退刀位，橙色框线表示不同的走刀刀路)，并通过检测分析获得较优的加工设置参数。
44.参照图1至图4，根据本发明的一种对模具铜电极的加工方法，基于本发明实施例的用于提高模具铜电极加工精度的预处理方法，其加工方法至少包括以下步骤：
45.s210、获取铜电极的模具加工程序，对被加工区域进行预热，并根据预设的预热变
量控制机床预热时间；其中，预热变量根据机床特性并通过特性数据库获得；完成预约操作后，对铜电极进行当前工序的加工。
46.s220、当需要进行接刀处理操作时，根据需要接刀的加工刀具，通过预设的后处理程序，自动识别并生成机床的接刀加工参数；根据接刀加工参数完成接刀后，直接进行下一工序的加工；其中，接刀加工参数根据刀具数据库获得
47.在一些实施例中，根据预处理获得的当前机床的特性数据库，制定相关的后处理文件，并在模具加工编程中，通过与特性数据库相关联的宏变量控制机床运行，采用模块化分方式，可快速获得精准的机床稳定的参数设置，与传统的机床现场加工调试相比，可降低人为干预的几率，快速有效提高机床加工精度。需要说明的是，本发明实施例的测试件为铜电极。
48.在一应用实施例中，本法实施例的机床预热操作至少包括以下步骤：
49.s211、获取铜电极的模具加工程序，以获得铜电极的加工尺寸；
50.s212、根据机床特性数据库，自动获得与加工尺寸相匹配的预热时长和主轴转速；
51.s213、根据匹配到的预热时长和主轴转速进行机床预热。
52.在一些实施例中，根据预处理获得的当前机床的刀具数据库，并在模具加工中，根据当前的需要接刀的加工工具，匹配获得其对应的测试刀具，及匹配的测试刀具在刀具数据库中的接刀工艺数据。根据接刀工艺数据设定机床的加工参数，并配合使用对刀仪，以进行当前加工工具的接刀处理。在完成接刀处理后，直接进行下一工序的加工，而不需要进行人工测试接刀面加工效果。
53.具体地，通过数控系统与cam编程软件配合，调用不同的转速进行对刀和加工。首先，在数控系统中定义m功能，并可以带呼叫参数，cam软件后处理加工代码中输入，通过直接选中加工程序后，系统根据参数自动识别进行对刀个加工，从而保证铜电极的加工精度。譬如：在系统中定义了带参数据m66,其作为可以呼叫参数，在制定后处理时，程序输出就是m66 s10000 m03，则根据s10000的主轴转速去对刀接刀，从而在对刀接刀完成后，可直接进行下一工序加工。
54.本发明实施例的刀具数据库，根据当前机床的特性，在机床运行稳定的情况下，根据模具加工需求，通过选定的多种类型的测试刀具，对测试件进行接触处理操作，并通过探针等高精密测试仪器的检测，分析获得针对当前机床的针对当前测试刀具的接刀面误差数据，并根据获得的误差数据进行反复测试验证，以获得可靠的高精度的有针对性的接刀工艺数据，以及将接刀工艺数据采用模块化的处理方式，运用到模具加工编程中，以提高接刀加工的精度和效率。与传统的接刀处理方法，即在模具加工过程中，在每一次接刀处理操作时，通过现场操作员触摸或者测量的判读接刀效果，并由现场操作员控制和调整接刀工艺数据，本发明的加工方法更高效，并且可降低对现场操作员技术水平的依赖，也可降低对机床加工精度和自动化水平的依赖。
55.在一应用实施例中，本发明实施例的接刀处理操作至少包括以下步骤：
56.s221、获取加工刀具的刀具参数，以在刀具数据库中获得相匹配的测试刀具；
57.s222、根据匹配到的测试刀具的接刀工艺数据，设定机床的接刀加工参数以进行接刀处理；
58.s223、完成接刀处理后，直接进行下一工序的加工。
59.计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
60.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

技术特征：
1.用于提高模具铜电极加工精度的预处理方法，所述预处理方法包括以下步骤：s110、根据机床特性及加工需求设定测试加工工序，通过所述机床根据所述测试加工工序对测试件进行加工；对加工后的测试件进行工艺测试，以获得影响所述机床加工精度的机床特性，并生成相应的特性数据库；s120、根据模具加工要求制定刀具数据库；对所述测试件依次进行粗加工、半精加工和精加工后，从所述刀具数据库中选用测试刀具对所述测试件的光刀面进行接刀处理，根据接刀面的加工效果进行工艺调节，直至获得合格的接刀工艺数据，将相应的接刀工艺数据记录并存储于所述刀具数据库中；其中，所述刀具数据库中包括直径大小不同的多种类型的测试刀具。2.根据权利要求1所述的预处理方法，其中，所述机床特性包括丝杆热伸出数据、主轴热伸长数据和机床热变形数据。3.根据权利要求1所述的预处理方法，其中，所述工艺测试的方式包括通过三轴坐标测量机测量、使用千分表打标检验和在机直接检验。4.根据权利要求1所述的预处理方法，其中，所述接刀工艺数据包括刀具参数、切削参数和走刀路线，其中，所述切削参数包括步距、吃刀量和主轴转速。5.根据权利要求1所述的预处理方法，其中，所述特性数据库包括工件尺寸及其对应的预热时长和预热主轴转速。6.根据权利要求1所述的预处理方法，其中，所述测试件由紫铜材料制成。7.一种对模具铜电极的加工方法，基于权利要求1至6任一项所述的预处理方法，所述加工方法包括以下步骤：s210、获取铜电极的模具加工程序，对被加工区域进行预热，并根据预设的预热变量自动识别并控制机床预热时间；其中，所述预热变量根据所述机床特性并通过所述特性数据库获得；根据所述模具加工程序对铜电极进行加工；s220、当需要进行接刀处理时，根据需要接刀的加工刀具，通过预设的后处理程序，自动识别并生成机床的接刀加工参数；根据接刀加工参数完成接刀后，直接进行下一工序的加工；其中，所述接刀加工参数根据所述刀具数据库获得。8.根据权利要求7所述的加工方法，所述步骤s210包括以下步骤：s211、获取铜电极的模具加工程序，以获得所述铜电极的加工尺寸；s212、根据所述机床特性数据库，自动获得与所述加工尺寸相匹配的预热时长和主轴转速；s213、根据匹配到的所述预热时长和所述主轴转速进行机床预热。9.根据权利要求7所述的加工方法，所述步骤s220包括以下步骤：s221、获取所述加工刀具的刀具参数，以在所述刀具数据库中获得相匹配的测试刀具；s222、根据匹配到的测试刀具的接刀工艺数据，设定机床的接刀加工参数以进行接刀处理；s223、完成接刀处理后，直接进行下一工序的加工。10.一种数控机床，其特征在于，包括：计算机装置，所述计算机装置储存有程序指令，所述程序指令被处理器执行时实施如权利要求7至9中任一项所述的方法。

技术总结
本发明涉及用于提高精度的模具铜电极加工方法，其方法包括：根据设定的测试加工工序，通过机床对测试件进行加工后，通过工艺测试获得并生成机床特性数据库，根据测试件的接刀面加工效果，获得合格的接刀工艺数据并生成刀具数据库，在模具加工程序中，根据特性数据库控制机床预热时间，在接刀处理操作中，根据刀具数据库生成接刀技工参数，以在完成接刀后直接进行下一工序的加工。本发明通过预处理生成模块化的特性数据库和刀具数据库，并应用于机床加工工序中，以保证加工效果通过提高加工效率，降低人为因素的影响。降低人为因素的影响。降低人为因素的影响。


技术研发人员：李鸿昌 吴祖亮 梁志森 林盛业 张文涛 梁文伟 肖广强 李同
受保护的技术使用者：广东科杰技术股份有限公司
技术研发日：2023.06.09
技术公布日：2023/9/12