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高速加工模具技術(shù)優(yōu)勢及應(yīng)用實例

專欄：行業(yè)動態(tài)

發(fā)布日期：2011-06-03

閱讀量：2903

作者：佚名

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原文鏈接：displaynews.html?id=2817470935630720

高速切削應(yīng)用于模具加工的上風(fēng)

　　模具加工的特點是單件小批量、幾何外形復(fù)雜，因此加工周期長，出產(chǎn)效率低。在傳統(tǒng)的模具加工工藝中，精加工淬硬模具通常采用電火花加工和人工修光工藝，后期加工花費了大量時間?？s短加工時間和降低出產(chǎn)本錢是發(fā)展模具加工技術(shù)的主要目標(biāo)。模具專家羅百輝表示，近年來，模具加工工藝方面有了很多新技術(shù)，如高速切削、CAD/CAE 設(shè)計仿真、快速原型制模、電火花銑削成型加工和復(fù)合加工等，其中最惹人注目、效果最好的是高速切削加工。

　　高速切削加工模具是利用機床的高轉(zhuǎn)速和高進給速度，以切削方式完成模具的多個出產(chǎn)工序。高速切削加工模具的優(yōu)勝性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　1.高速高精度硬切削代替光整加工，減少大量耗時的手工修磨，比電火花加工進步效率50% 。

　　 2.工件發(fā)燒少、切削力減小，熱變形小，結(jié)合CAD/CAM技術(shù)用于快速加工電極，特別是外形復(fù)雜、薄壁類易變形的電極。

　　3.采用高速切削機床、刀具和工藝，可加工淬硬材料。

　　 4.硬切削加工最后成型表面，進步表面質(zhì)量、外形精度（不僅表面粗拙度低，而且表面光亮度高），用于復(fù)雜曲面的模具加工更具上風(fēng)。

　　 5.避免了電火花和磨削產(chǎn)生的脫碳、燒傷和微裂紋現(xiàn)象，大大減少了模具精加工后的表面損傷，進步模具壽命20%。 ①高速切削粗加工和半精加工，大大進步金屬切除率。對于小型模具，在材料熱處理后，粗、精加工可以在一次裝夾中完成；對于大型模具，在熱處理前粗加工和半精加工，熱處理淬硬后精加工。

         6.工件發(fā)熱少、切削力減小，熱變形小，結(jié)合CAD/CAM技術(shù)用于快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類易變形的電極。

         高速切削的優(yōu)勢對模具加工的吸引力是不言而喻的，但與此同時，模具的高速切削加工成本高、對刀具的使用要求高、需要有復(fù)雜的計算機編程技術(shù)做支持、設(shè)備運行成本高，因此，由于資金、技術(shù)等方面的原因，國內(nèi)對高速切削加工模具的應(yīng)用還不多，目前亟需要解決如何選擇和應(yīng)用高速加工模具的機床、高速切削刀具、合理的加工工藝、刀具軌跡編程層以及工藝實驗等一系列問題。

高速切削模具的刀具技術(shù)

　　高速切削加工需配備相宜的刀具。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強陶瓷刀具的應(yīng)用使得刀具同時兼具高硬度的刃部和高韌性的基體成為可能，促進了高速加工的發(fā)展。聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度可達3500～4500HV，聚晶金剛石（PCD）硬度可達6000～10000HV。近年來，德國SCS、日本三菱（神鋼）及住友、瑞士山特維克、美國肯納飛碩等國外聞名刀具公司先后推出各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具，還有直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂層刀具在淬硬鋼的半精加工和精加工中施展著巨大作用。

　　目前海內(nèi)高速加工刀具的開發(fā)與國外還有較大差距，而入口刀具的昂貴價格也成為阻礙高速切削模具應(yīng)用的重要因素。

　　一般來說，要求刀具以及刀夾的加速度達到3g以上時，刀具的徑向跳動要小于0.015mm，而刀的長度不大于刀具直徑的4倍。據(jù)SANDVIK公司的實際統(tǒng)計，在使用碳氮化鈦（TiCN）涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀（58HRC）進行高速銑削時，粗加工刀具線速度約為100m/min，而精加工和超精加工時，線速度超過了280m/min。據(jù)海內(nèi)高速精加工模具的經(jīng)驗，采用小直徑球頭銑刀進行模具精加工時，線速度超過了400m/min。這對刀具材料（包括硬度、韌性、紅硬性）、刀具外形（包括排屑機能、表面精度、動平衡性等）以及刀具壽命都有很高的要求。因此，在高速硬切削精加工模具時，不僅要選擇高速度的機床，而且必需公道選用刀具和切削工藝。

　　在高速加工模具時，要重點留意以下幾個方面：①根據(jù)不同的加工對象，公道選擇硬質(zhì)合金涂層刀具、CBN和金剛石燒結(jié)層刀具。②采用小直徑球頭銑刀進行模具表面精加工，通常精加工刀具直徑＜10mm。根據(jù)被加工材料以及硬度，所選擇的刀具直徑也不同。在刀具材料的選用方面，TiAIN超細晶粒硬質(zhì)合金涂層刀具潤滑前提好，在切削模具鋼時，具有比TiCN硬質(zhì)合金涂層刀具更好的抗磨損機能。 ③選擇合適的刀具參數(shù)，如負前角等。高速加工刀具要求比普通加工時抗沖擊韌性更高、抗熱沖擊能力更強。④采取多種方法進步刀具壽命，如合適的進給量、進刀方式、潤滑方式等，以降低刀具本錢。⑤采用高速刀柄。目前應(yīng)用最多的是HSK刀柄和熱壓裝夾刀具，同時應(yīng)留意刀具裝夾后主軸系統(tǒng)的整體動平衡。

高速加工模具的其它技術(shù)和實例

　　高速加工模具時還應(yīng)考慮HSM和EDM的選擇、干切削和潤滑冷卻及安全等題目。

　?。?）對高速切削和電火花加工進行選擇的一般原則是：加工高硬度、小直徑、尖角、窄槽時使用電火花機床，詳細參數(shù)可以根據(jù)各企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備情況作出判定。例如Delcam提供的一個加工實例采用1.6mm直徑的刀具加工窄槽，切削參數(shù)為：轉(zhuǎn)速40000rpm，切削深度0.1mm，進給速度30m/min。

　　（2）高速切削硬模具材料時，采用適當(dāng)?shù)睦鋮s和潤滑可以減少刀具磨損，進步表面質(zhì)量。但用于高速硬切削的刀具大多抗熱沖擊能力差，因此高速切削多采用干切削或微量油霧潤滑。

　　（3）高速切削模具時還應(yīng)考慮刀具磨損和破壞的監(jiān)測、刀片連接的強度等安全題目。和采用普通機床加工不同，安全防護和開機前對機床和刀具的嚴格檢查對高速切削非常重要。

　　具市場對高速加工有強烈需求，海內(nèi)模具企業(yè)和研究單位已經(jīng)取得了一些成績，獲得了一些經(jīng)驗。例如黃巖地區(qū)某模具廠采用南京四開公司出產(chǎn)的高速精加工機床精加工大型汽車輪胎模具獲得較好的效果。但高速加工模具在我國應(yīng)用時間較短，應(yīng)用基礎(chǔ)較差，缺乏成熟經(jīng)驗，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢，在高速機床和刀具應(yīng)用以及加工工藝方面還存在良多題目，需要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加大投入，綜合各方面氣力推動高速切削在模具制造中的應(yīng)用。

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