高速切削在模具製造中的前景

2021-01-08 Feijiu網

      在美國、德國和日本等工業發達國家，其模具工業近年來正在進行一場大規模的技術革命，這就是逐步用高速切削工具機替代電加工設備，對模具型腔進行高效精密加工。這些工具機主要包括各種高速數控銑床、加工中心等。
    
     高速加工工具機特點
    
     1.大承重和高剛性
    
     這是由於模具正在向大型化方向發展，加工設備必須具有足夠大的臺面尺寸和工作行程與之適應。現在，幾噸到幾十噸的模具非常普遍，要求工具機工作檯面能承受大重量。模具材料的強度和硬度都很高，加上常常採用伸長量較大的小直徑端銑刀加工模具型腔，因此加工過程容易發生顫振。為了確保零件的加工精度和表面質量，用於模具製造的高速工具機必須有很高的動、靜剛度，以提高工具機的定位精度、跟蹤精度和抗振能力。
    
     2.高轉速和大功率
    
     高速加工是發展方向，高速銑削在模具加工中已顯示了極大的優越性。為了適應模具型腔曲面的加工，刀具的半徑應小於型腔曲面最小圓周半徑，以免加工過程中刀具與工件發生「幹涉」。由於刀具直徑小，因此要求主軸轉速非常高，國外高速加工工具機主軸轉速已達到40000~100000r/min，快速進給速度可達30000~60000min。型腔和模具零件其他部件粗、精加工常常在工件一次裝夾中完成，故主軸功率要大，中等尺寸模具銑床和加工中心的主軸功率常為10~40kW，有的甚至更高。
    
     3.多軸聯動及良好的深孔腔綜合切削能力
    
     模具型腔多為複雜的空間6曲面及溝槽所構成，且許多模具具有深孔腔。為了達到對3D曲面的高精度、高速度和高穩定性加工，工具機需要多軸聯動，且具有良好的深孔腔綜合切削能力。可以採用五軸聯動加工中心，除了三個坐標的直線運動外，還有兩個旋轉坐標的進給運動。銑頭或工作檯可以多軸聯動進行連續迴轉進給，從而適用於加工具有複雜型腔曲面的模具零件。
    
     高速切削技術在模具製造中的優勢
    
     1.加工效率高
    
     採用高速切削，不僅工具機轉速高、進給快，而且粗精加工可以一次完成，極大地提高了生產效率，再結合數控技術，模具的製造周期可縮短約40%。
    
     2.自動化程度高
    
     高速切削加工模具既不需要做電極，也不需要後續研磨與拋光，還容易實現加工過程自動化，提高了模具的開發速度。
    
     3.表面質量高
    
     用高速切削技術可加工淬硬鋼，而且可得到很高的表面質量，表面粗糙度低於Ra0.6μm，取得以銑代磨的加工效果，不僅節省了大量的時間，還提高了加工表面質量。
    
     4.複合加工前景廣闊
    
     雖然加工中心已能將許多機加工工序複合在一臺工具機上實現，但這仍不能完全適應模具加工，將機械加工與電、化學、超聲波等不同原理加工方法進行複合，兼備兩種以上工藝特點的複合加工在今後的模具製造中將有廣闊的前景。 
    
     總結 
    
     目前在模具加工製造過程中，主要以普通機加工和電火花加工為主。普通工具機加工模具型腔一般都是在熱處理前進行粗加工、半精加工和精加工，然後磨削，打磨拋光，費時又費力。電火花加工是在退火後進行切削加工，然後進行熱處理、電火花加工，最後經過打磨、拋光。隨著消費類產品更新換代速度的加快，對模具的生產效率和製造品質提出了越來越高的要求，電火花加工模具的生產效率低下和品質不穩定的缺點逐漸暴露出來。要縮短製造周期並降低成本，必須廣泛採用先進切削加工技術。而代表先進位造技術的高速切削技術的出現，滿足了現代模具加工的要求與特點。

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