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高速加工模具技術(shù)優(yōu)勢及應用實例

專欄：行業(yè)動態(tài)

發(fā)布日期：2011-06-03

閱讀量：2811

作者：佚名

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原文鏈接：displaynews.html?id=2817470935630720

高速切削應用于模具加工的上風

　　模具加工的特點是單件小批量、幾何外形復雜，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。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 設計仿真、快速原型制模、電火花銑削成型加工和復合加工等，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），用于復雜曲面的模具加工更具上風。

　　 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、需要有復雜的計算機編程技術(shù)做支持、設備運行成本高，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用還不多，目前亟需要解決如何選擇和應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。目前應用最多的是HSK刀柄和熱壓裝夾刀具，同時應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考慮HSM和EDM的選擇、干切削和潤滑冷卻及安全等題目。

　　（1）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。

　?。?）高速切削硬模具材料時，采用適當?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。

　?。?）高速切削模具時還應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用時間較短，應用基礎較差，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用以及加工工藝方面還存在良多題目，需要產(chǎn)學研結(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用。

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