對高速加工模具技術(shù)講解

　　引導語(yǔ)：做模具的你，到底對高速加工模具技術(shù)懂多少呢?下面是小編為大家精心整理出來(lái)的一些關(guān)于對高速加工模具技術(shù)的講解，希望可以幫助到大家哦!

　　模具作為重要的工藝裝備，在消費品、電器電子、汽車(chē)、飛機制造等工業(yè)行業(yè)中占有舉足輕重的地位。提高模具生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量是發(fā)展我國模具制造業(yè)的重要因素。由于采用模具高速切削技術(shù)可以明顯提高模具生產(chǎn)效率和模具精度及使用壽命，因此正逐漸取代電火花精加工模具，并已被國外的模具制造企業(yè)普遍采用，成為模具制造的大趨勢。

　　高速切削應用于模具加工的優(yōu)勢

　　模具加工的特點(diǎn)是單件小批量、幾何形狀復雜，因此加工周期長(cháng)，生產(chǎn)效率低。在傳統的模具加工工藝中，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(shí)間�？s短加工時(shí)間和降低生產(chǎn)成本是發(fā)展模具加工技術(shù)的主要目標。近年來(lái)，模具加工工藝方面有了許多新技術(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，其中最引人注目、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速和高進(jìn)給速度，以切削方式完成模具的多個(gè)生產(chǎn)工序。高速切削加工模具的優(yōu)越性主要表現在以下幾個(gè)方面：

　�、俑咚偾邢鞔旨庸ず桶刖�加工，大大提高金屬切除率。

　�、诓捎酶咚偾邢鳈C床、刀具和工藝，可加工淬硬材料。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。

　�、鄹咚俑呔�度硬切削代替光整加工，減少大量耗時(shí)的手工修磨，比電火花加工提高效率50% 。

　�、苡睬邢骷庸ぷ詈蟪尚捅砻�，提高表面質(zhì)量、形狀精度(不僅表面粗糙度低，而且表面光亮度高)，用于復雜曲面的模具加工更具優(yōu)勢。

　�、荼苊饬穗娀鸹ê湍ハ鳟a(chǎn)生的脫碳、燒傷和微裂紋現象，大大減少了模具精加工后的表面損傷，提高模具壽命20%。

　�、薰ぜ�發(fā)熱少、切削力減小，熱變形小，結合CAD/CAM技術(shù)用于快速加工電極，特別是形狀復雜、薄壁類(lèi)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(shí)，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(shí)驗等一系列問(wèn)題。

　　加工模具的高速切削機床

　　選擇用于高速切削模具的高速機床時(shí)要注意以下問(wèn)題：

　　(1)要求機床主軸功率大、轉速高，滿(mǎn)足粗、精加工。精加工模具要用小直徑刀具，主軸轉速達到15000～20000rmp以上。主軸轉速在10000rpm以下的機床可以進(jìn)行粗加工和半精加工。如果需要在大型模具生產(chǎn)中同時(shí)滿(mǎn)足粗、精加工，則所選機床最好具有兩種轉速的主軸，或兩種規格的電主軸。

　　(2)機床快速進(jìn)給對快速空行程要求不太高。但要具有比較高的加工進(jìn)給速度(30～60m/min)和高加減速度。

　　(3)具有良好的高速、高精度控制系統，并具有高精度插補、輪廓前瞻控制、高加速度、高精度位置控制等功能。

　　(4)選用與高速機床配套的CAD/CAM軟件，特別是用于高速切削模具的軟件。

　　在模具生產(chǎn)中五軸機床的應用逐漸增加，配合高速切削加工模具具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可以改變刀具切削角度，切削條件好，減少刀具磨損，有利于保護刀具和延長(cháng)刀具壽命;②加工路線(xiàn)靈活，減少刀具干涉，可以加工表面形狀復雜的模具以及深腔模具;③加工范圍大、適合多種類(lèi)型模具加工。

　　高速切削模具的刀具技術(shù)

　　高速切削加工需配備適宜的刀具。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(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3500～4500HV，聚晶金剛石(PCD)硬度可達6000～10000HV。近年來(lái)，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著(zhù)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構鋼的刀具，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發(fā)揮著(zhù)巨大作用。

　　目前國內高速加工刀具的開(kāi)發(fā)與國外還有較大差距，而進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也成為阻礙高速切削模具應用的重要因素。

　　一般來(lái)說(shuō)，要求刀具以及刀夾的加速度達到3g以上時(shí)，刀具的徑向跳動(dòng)要小于0.015mm，而刀的長(cháng)度不大于刀具直徑的4倍。據SANDVIK公司的實(shí)際統計，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(xiàn)速度約為100m/min，而精加工和超精加工時(shí)，線(xiàn)速度超過(guò)了280m/min。據國內高速精加工模具的經(jīng)驗，采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)，線(xiàn)速度超過(guò)了400m/min。這對刀具材料(包括硬度、韌性、紅硬性)、刀具形狀(包括排屑性能、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床，而且必須合理選用刀具和切削工藝。

　　在高速加工模具時(shí)，要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：

　�、俑鶕�不同的加工對象，合理選擇硬質(zhì)合金涂層刀具、CBN和金剛石燒結層刀具。

　�、诓捎眯≈睆角蝾^銑刀進(jìn)行模具表面精加工，通常精加工刀具直徑<10mm。根據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)合金涂層刀具潤滑條件好，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性能。

　�、圻x擇合適的刀具參數，如負前角等。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。

　�、懿扇《喾N方法提高刀具壽命，如合適的進(jìn)給量、進(jìn)刀方式、潤滑方式等，以降低刀具成本。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(shí)應注意刀具裝夾后主軸系統的整體動(dòng)平衡。

　　高速切削模具的工藝技術(shù)

　　高速加工模具技術(shù)中，工藝技術(shù)是配合機床和刀具使用的關(guān)鍵因素。以目前國內模具生產(chǎn)的情況來(lái)看，工藝技術(shù)已經(jīng)在很大程度上制約了高速加工模具的應用。一方面是由于高速加工應用的時(shí)間比較短，還沒(méi)有形成比較成熟的、系統化的工藝體系和標準;另一方面是高速切削工藝試驗成本高，需要投入較大的資金和較長(cháng)的時(shí)間。

　　高速切削模具工藝技術(shù)主要包括：

　　(1)針對不同材料的高速切削模具工藝試驗

　　在參考國外高速銑削加工零件的工藝參數時(shí)發(fā)現，國外公司生產(chǎn)的刀具是依據進(jìn)口材料標準來(lái)做試驗，用其推薦的參數在高速加工國產(chǎn)材料模具時(shí)，效果差別比較明顯。因此，使用國外刀具，除了需要參考廠(chǎng)家提供的參數外，實(shí)際的工藝試驗也是必要的。

　　國內刀具廠(chǎng)家很少推薦高速銑削的技術(shù)參數，因此選用國產(chǎn)刀具更有必要做試驗，以取得比較滿(mǎn)意的工藝參數。最好選用固定生產(chǎn)廠(chǎng)家的刀具，通過(guò)試驗，形成加工技術(shù)標準，并在此基礎上優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數，并納入企業(yè)標準。

　　(2)高速切削的加工刀具路徑及編程

　　高速切削模具工藝技術(shù)中刀具路徑、進(jìn)刀方式和進(jìn)給量是主要內容。高速切削模具工藝技術(shù)中的許多刀具路徑處理方法是為了減少刀具磨損、延長(cháng)刀具使用壽命，因此刀具在高速切削進(jìn)給中的軌跡比普通加工復雜得多。

　　高速加工模具工藝處理應該遵循以下原則：

　�、俨捎眯≈睆降毒呔�加工時(shí)，切削速度隨著(zhù)材料硬度的增加而降低。

　�、诒３窒鄬ζ椒�的進(jìn)給量和進(jìn)給速度，切削載荷連續，減少突變，緩進(jìn)緩退。避免直接垂直向下進(jìn)刀而導致崩刃：斜線(xiàn)軌跡進(jìn)刀的銑削力逐漸加大，對刀具和主軸的沖擊小，可明顯減少崩刃;螺旋式軌跡進(jìn)刀切入，更適合型腔模具的高速加工。

　�、坌∵M(jìn)給量、小刀紋切削。通常進(jìn)給量小于銑刀直徑10%，進(jìn)給寬度小于銑刀直徑40%。

　�、鼙Ａ艟鶆蚓�加工余量。

　�、荼３謫稳星邢�。

　　根據上述規則，通常使用的進(jìn)給路徑方式有以下幾種：

　�、俦M量避免直拐角的銑削運動(dòng);拐角處用螺旋線(xiàn)進(jìn)給切削，保持切削載荷的平穩。

　�、诒M量避免工件外的進(jìn)刀與退刀運動(dòng)，直接從輪廓進(jìn)入下一個(gè)深度。而是采用斜向逐漸進(jìn)給切入或螺旋線(xiàn)切入。

　�、酆愣�每刃進(jìn)給，以螺旋線(xiàn)或擺線(xiàn)路徑進(jìn)給加工平面，并且保持單刃切削�？准庸�時(shí)采用銑削高速進(jìn)給完成，不僅可提高表面質(zhì)量，而且可延長(cháng)刀具壽命。

　�、茌喞�加工時(shí)保持在水平面上(等高線(xiàn))，每層進(jìn)刀深度相同。在進(jìn)入下一個(gè)深度時(shí)，逐漸進(jìn)給切入。

　�、菁庸げ鄣容^小尺寸形狀時(shí)，選用直徑小于形狀尺寸的刀具，以螺旋線(xiàn)或擺線(xiàn)路徑進(jìn)給，保持單刃切削。

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