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高速加工模具技術(shù)優(yōu)勢(shì)及應(yīng)用實(shí)例

專欄：行業(yè)動(dòng)態(tài)

發(fā)布日期：2011-06-03

閱讀量：2810

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(diǎn)是單件小批量、幾何外形復(fù)雜，因此加工周期長(zhǎng)，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(fèi)了大量時(shí)間?？s短加工時(shí)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(jì)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(jī)床的高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給速度，以切削方式完成模具的多個(gè)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(gè)方面：

　　1.高速高精度硬切削代替光整加工，減少大量耗時(shí)的手工修磨，比電火花加工進(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)步模具壽命20%。 ①高速切削粗加工和半精加工，大大進(jìn)步金屬切除率。對(duì)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(duì)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(shì)對(duì)模具加工的吸引力是不言而喻的，但與此同時(shí)，模具的高速切削加工成本高、對(duì)刀具的使用要求高、需要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持、設(shè)備運(yùn)行成本高，因此，由于資金、技術(shù)等方面的原因，國(guó)內(nèi)對(duì)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(jī)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)陶瓷刀具的應(yīng)用使得刀具同時(shí)兼具高硬度的刃部和高韌性的基體成為可能，促進(jìn)了高速加工的發(fā)展。聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度可達(dá)3500～4500HV，聚晶金剛石（PCD）硬度可達(dá)6000～10000HV。近年來，德國(guó)SCS、日本三菱（神鋼）及住友、瑞士山特維克、美國(guó)肯納飛碩等國(guó)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(guó)外還有較大差距，而入口刀具的昂貴價(jià)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(dá)到3g以上時(shí)，刀具的徑向跳動(dòng)要小于0.015mm，而刀的長(zhǎng)度不大于刀具直徑的4倍。據(jù)SANDVIK公司的實(shí)際統(tǒng)計(jì)，在使用碳氮化鈦（TiCN）涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀（58HRC）進(jìn)行高速銑削時(shí)，粗加工刀具線速度約為100m/min，而精加工和超精加工時(shí)，線速度超過了280m/min。據(jù)海內(nèi)高速精加工模具的經(jīng)驗(yàn)，采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)，線速度超過了400m/min。這對(duì)刀具材料（包括硬度、韌性、紅硬性）、刀具外形（包括排屑機(jī)能、表面精度、動(dòng)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(shí)，不僅要選擇高速度的機(jī)床，而且必需公道選用刀具和切削工藝。

　　在高速加工模具時(shí)，要重點(diǎn)留意以下幾個(gè)方面：①根據(jù)不同的加工對(duì)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(jìn)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(xì)晶粒硬質(zhì)合金涂層刀具潤(rùn)滑前提好，在切削模具鋼時(shí)，具有比TiCN硬質(zhì)合金涂層刀具更好的抗磨損機(jī)能。 ③選擇合適的刀具參數(shù)，如負(fù)前角等。高速加工刀具要求比普通加工時(shí)抗沖擊韌性更高、抗熱沖擊能力更強(qiáng)。④采取多種方法進(jìn)步刀具壽命，如合適的進(jìn)給量、進(jìn)刀方式、潤(rùn)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(shí)應(yīng)留意刀具裝夾后主軸系統(tǒng)的整體動(dòng)平衡。

高速加工模具的其它技術(shù)和實(shí)例

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

　?。?）對(duì)高速切削和電火花加工進(jìn)行選擇的一般原則是：加工高硬度、小直徑、尖角、窄槽時(shí)使用電火花機(jī)床，詳細(xì)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(gè)加工實(shí)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(jìn)給速度30m/min。

　?。?）高速切削硬模具材料時(shí)，采用適當(dāng)?shù)睦鋮s和潤(rùn)滑可以減少刀具磨損，進(jìn)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(rùn)滑。

　?。?）高速切削模具時(shí)還應(yīng)考慮刀具磨損和破壞的監(jiān)測(cè)、刀片連接的強(qiáng)度等安全題目。和采用普通機(jī)床加工不同，安全防護(hù)和開機(jī)前對(duì)機(jī)床和刀具的嚴(yán)格檢查對(duì)高速切削非常重要。

　　具市場(chǎng)對(duì)高速加工有強(qiáng)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(jī)，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)。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(jī)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(guó)應(yīng)用時(shí)間較短，應(yīng)用基礎(chǔ)較差，缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)，整體技術(shù)水平不高，發(fā)展緩慢，在高速機(jī)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(dòng)高速切削在模具制造中的應(yīng)用。

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