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高速加工手艺正在当代模具制造的运用

1.弁言

模具作为主要的工艺设备,正在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等产业行业中占据无足轻重的职位。固然近年来我国模具手艺有了敏捷的生长,但取制造强国比拟尚有较大差异。目前我国手艺含量较低的模具已供过于求,而周详、庞大的高级模具则大量依托入口。

进步模具生产技术程度和质量是生长我国模具制造业的主要身分。因为接纳模具高速切削手艺能够明显提高模具消费效力和模具精度及使用寿命,因而正逐步庖代电火花精加工模具,并已被外洋的模具制造企业广泛接纳,成为模具制造的大趋向。但高速切削手艺正在模具消费中运用工夫对照短,并且正在运用中手艺要求对照下,我国大部分模具消费企业借不克不及把握并运用,以致不克不及施展上风。文中将偏重引见高速切削加工模具的一些实用技术和运用的题目。


2.高速切削应用于模具加工的上风和现阶段需求处理的题目

模具加工的特性是单件小批量、多少外形庞大,因而加工周期少,消费效力低。正在传统的模具加工工艺中,精加工淬硬模具一般接纳电火花加工和野生建光工艺,前期加工破费了大量工夫。收缩加工工夫和低落生产成本是生长模具加工手艺的重要目的。近年来,模具加工工艺方面有了很多新技术,如高速切削、CAD/CAE 设想仿真、快速原型造模、电火花铣削成型加工和复合加工等,个中最有目共睹、结果最好的是高速切削加工。

高速切削加工模具是应用机床的下转速和下进给速度,以切削体式格局完成模具的多个消费工序。高速切削加工模具的优越性重要显示正在以下几个方面: 

①高速切削粗加工和半精加工,大大进步金属切除率。

②接纳高速切削机床、刀具和工艺,可加工淬硬质料。关于小型模具,正在质料热处理后,粗、精加工能够正在一次装夹中完成;关于大型模具,正在热处理前粗加工和半精加工,热处理淬硬后精加工。

③高速高精度硬切削替代光整加工,削减大量耗时的手工建磨,比电火花加工提高效率50% 。

④硬切削加工最初成型外面,进步外面质量、外形精度(不只外面粗拙度低,并且表面光亮度下),用于庞大曲面的模具加工更具上风。

⑤制止了电火花和磨削发生的脱碳、烧伤和微裂纹征象,大大削减了模具精加工后的外面毁伤,进步模具寿命20%。

⑥工件发烧少、切削力减小,热变形小,联合CAD/CAM手艺用于快速加工电极,特别是外形庞大、薄壁类易变形的电极。

高速切削的上风对模具加工的吸引力是不问可知的,但与此同时,模具的高速切削加工本钱下、对刀具的运用要求下、需求有庞大的计算机编程手艺做支撑、装备运转本钱下,因而,因为资金、手艺等方面的缘由,海内对高速切削加工模具的运用还不多,现在亟需要处理怎样挑选和运用高速加工模具的机床、高速切削刀具、公道的加工工艺、刀具轨迹编程层和工艺实行等一系列问题。


3.加工模具的高速切削机床
挑选用于高速切削模具的高速机床时要注重以下题目:

(1)要求机床主轴功率大、转速下,知足粗、精加工。精加工模具要用小直径刀具,主轴转速到达15000~20000rmp以上。主轴转速正在10000rpm以下的机床能够停止粗加工和半精加工。若是需求正在大型模具消费中同时知足粗、精加工,则所选机床最好具有两种转速的主轴,或两种规格的电主轴。

(2)机床快速进给对快速空路程要求不太高。但要具有对照下的加工进给速度(30~60m/min)和下加减速度。

(3)具有优越的高速、高精度控制系统,并具有高精度插补、表面前瞻掌握、下加速度、高精度位置掌握等功用。

(4)选用取高速机床配套的CAD/CAM软件,特别是用于高速切削模具的软件。
正在模具消费中五轴机床的运用逐步增添,合营高速切削加工模具具有以下长处:

①能够改动刀具切削角度,切削前提好,削减刀具磨损,有利于珍爱刀具和延伸刀具寿命;

②加工道路天真,削减刀具过问,能够加工外面外形庞大的模具和深腔模具;

③加工局限大、合适多种范例模具加工。

五轴机床一般有事情台式和铣头式五轴机床两类,能够针对模具范例停止挑选。铣头式五轴机床中,可改换铣头和改换电主轴头的五轴机床可离别用于模具的粗、精加工。


4.高速切削模具的刀具手艺

高速切削加工需装备相宜的刀具。硬质合金涂层刀具、散晶加强陶瓷刀具的运用使得刀具同时兼具下硬度的刃部和下韧性的基体成为能够,增进了高速加工的生长。散晶立方氮化硼(PCBN)刀片的硬度可达3500~4500HV,散晶金刚石(PCD)硬度可达6000~10000HV。近年来,德国SCS、日本三菱(神钢)及住友、瑞士山特维克、美国肯纳飞硕等外洋有名刀具公司前后推出各自的高速切削刀具,不唯一高速切削一般结构钢的刀具,另有间接目前国内高速加工刀具的开辟取外洋另有较大差异,而入口刀具的高贵价钱也成为障碍高速切削模具运用的主要身分。

一般来说,要求刀具和刀夹的加速度到达3g以上时,刀具的径向跳动要小于0.015mm,而刀的长度不大于刀具直径的4倍。据SANDVIK公司的现实统计,正在运用碳氮化钛(TiCN)涂层的整体硬质合金立铣刀(58HRC)停止高速铣削时,粗加工刀具线速度约为100m/min,而精加工和超精加工时,线速度凌驾了280m/min。据海内高速精加工模具的履历,接纳小直径球头铣刀停止模具精加工时,线速度凌驾了400m/min。那对刀具质料(包孕硬度、韧性、白硬性)、刀具外形(包孕排屑机能、外面精度、动平衡性等)和刀具寿命都有很高的要求。因而,正在高速硬切削精加工模具时,不只要挑选高速度的机床,并且必需公道选用刀具和切削工艺。-www.9159.com
正在高速加工模具时,要重点注重以下几个方面:

①凭据差别的加工工具,公道挑选硬质合金涂层刀具、CBN和金刚石烧结层刀具。

②接纳小直径球头铣刀停止模具外面精加工,一般精加工刀具直径<10mm。凭据被加工质料和硬度,所挑选的刀具直径也不同。正在刀具质料的选用方面,TiAIN超细晶粒硬质合金涂层刀具光滑前提好,正在切削模具钢时,具有比TiCN硬质合金涂层刀具更好的抗磨损机能。

③挑选适宜的刀具参数,如负前角等。高速加工刀具要求比一般加工时抗冲击韧性更高、抗热打击才能更强。

④接纳多种要领进步刀具寿命,如适宜的进给量、进刀体式格局、光滑体式格局等,以低落刀具本钱。-澳门金沙游艺场

⑤接纳高速刀柄。现在运用最多的是HSK刀柄和热压装夹刀具,同时应注重刀具装夹后主轴体系的整体动平衡。


5.高速切削模具的工艺技术

高速加工模具手艺中,工艺技术是合营机床和刀具运用的关键因素。以目前国内模具消费的状况来看,工艺技术曾经正在很大程度上制约了高速加工模具的运用。一方面是因为高速加工运用的工夫对照短,还没有构成对照成熟的、系统化的工艺系统和尺度;另一方面是高速切削工艺实验本钱下,需求投入较大的资金和较少的工夫。
高速切削模具工艺技术重要包孕:

(1)针对差别质料的高速切削模具工艺实验
正在参考外洋高速铣削加工零件的工艺参数时发明,外洋公司消费的刀具是根据入口质料尺度去做实验,用其推荐的参数正在高速加工国产质料模具时,结果差异对照显着。因而,运用外洋刀具,除需求参考厂家供应的参数中,现实的工艺实验也是需要的。
海内刀具厂家很少推荐高速铣削的技术参数,因而选用国产刀具更有必要做实验,以获得对照写意的工艺参数。最好选用流动生产厂家的刀具,经由过程实验,构成加工技术标准,并在此基础上优化出一套合适本企业的加工工艺参数,并归入企业尺度。

(2)高速切削的加工刀具途径及编程

高速切削模具工艺技术中刀具途径、进刀体式格局和进给量是主要内容。高速切削模具工艺技术中的很多刀具途径处置惩罚要领是为了削减刀具磨损、延伸刀具使用寿命,因而刀具正在高速切削进给中的轨迹比一般加工庞大很多。
高速加工模具工艺处置惩罚应当遵照以下原则:

①接纳小直径刀具精加工时,切削速度跟着质料硬度的增添而低落。

②连结相对安稳的进给量和进给速度,切削载荷一连,削减突变,缓进缓退。制止间接垂直向下进刀而致使崩刃:斜线轨迹进刀的铣削力逐步加大,对刀具和主轴的打击小,可显着削减崩刃;螺旋式轨迹进刀切入,更合适型腔模具的高速加工。

③小进给量、小刀纹切削。一般进给量小于铣刀直径10%,进给宽度小于铣刀直径40%。

④保存匀称精加工余量。

⑤连结单刃切削。
凭据上述划定规矩,一般运用的进给途径体式格局有以下几种:

①只管制止曲拐角的铣削活动;拐角处用螺旋线进给切削,连结切削载荷的安稳。

②只管制止工件中的进刀取退刀活动,间接从表面进入下一个深度。而是接纳斜背逐步进给切入或螺旋线切入。

③恒定每刃进给,以螺旋线或摆线途径进给加工平面,而且连结单刃切削。孔加工时接纳铣削高速进给完成,不只可进步外面质量,并且可延长刀具寿命。

④表面加工时连结正在水平面上(等高线),每层进刀深度雷同。正在进入下一个深度时,逐步进给切入。

⑤加工槽等较小尺寸外形时,选用直径小于外形尺寸的刀具,以螺旋线或摆线途径进给,连结单刃切削。
这些高速切削模具中运用的刀具途径处置惩罚战略需求编程实现,过于庞大的途径手工编程难度和工作量皆很大,在一定程度上影响了高速切削模具手艺的运用,因而最好可以或许经由过程主动编程软件实现。高速切削精加工对CAM的编程提出要求,主动编程软件需求顺应消费合时推出。

Delcam公司几年前便最先了高速切削加工编程手艺的研讨,开辟了高速切削主动编程软件模块PowerMILL;模具加工运用量最大的MasterCAM 公司也开辟了高速切削主动编程HSM软件模块。经由过程这些主动编程软件模块,前文所提到的高速切削途径处置惩罚要领都可实现。目前国内软件企业也正在开辟高速切削主动编程软件模块。


6.高速加工模具的别的手艺和实例
高速加工模具时还应思索HSM和EDM的挑选、干切削和光滑冷却及安全等题目。

(1)对高速切削和电火花加工停止挑选的一样平常原则是:加工下硬度、小直径、尖角、窄槽时运用电火花机床,详细参数能够凭据各企业的手艺和装备状况作出判定。比方Delcam供应的一个加工实例接纳1.6mm直径的刀具加工窄槽,切削参数为:转速40000rpm,切削深度0.1mm,进给速度30m/min。

(2)高速切削硬模具质料时,接纳恰当的冷却和光滑能够削减刀具磨损,进步外面质量。但用于高速硬切削的刀具大多抗热打击能力差,因而高速切削多接纳干切削或微量油雾光滑。-金沙官网网址js365566.com

(3)高速切削模具时还应思索刀具磨损和损坏的监测、刀片衔接的强度等安全问题。和接纳一般机床加工差别,平安防护和开机前对机床和刀具的严厉搜检对高速切削非常重要。-搜刮j

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7.结语

模具市场对高速加工有猛烈需求,海内模具企业和研讨单元曾经与得了一些结果,得到了一些履历。比方黄岩区域某模具厂接纳南京四开公司消费的高速精加工机床精加工大型汽车轮胎模具得到较好的结果。但高速加工模具正在我国运用工夫较短,运用根蒂根基较差,缺少成熟履历,整体技术水平不下,生长迟缓,正在高速机床和刀具运用和加工工艺方面借存在许多题目,需求产学研联合,加大投入,综合各方面气力鞭策高速切削正在模具制造中的运用。

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