模具作為重要的工藝裝備,在消費品、電器電子、汽車、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
模具加工的特點是單件小批量、幾何形狀復雜,因此加工周期長,生產(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。縮短加工時間和降低生產(chǎn)成本是發(fā)展模具加工技術(shù)的主要目標。模具專家羅百輝表示,近年來,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(zhuǎn)速和高進給速度,以切削方式完成模具的多個生產(chǎn)工序。高速切削加工模具的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個方面: ①高速切削粗加工和半精加工,大大提高金屬切除率。
②采用高速切削機床、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。
③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,比電火花加工提高效率50% 。
④硬切削加工最后成型表面,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。
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,提高模具壽命20%。
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。
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要注意以下問題:
(1)要求機床主軸功率大、轉(zhuǎn)速高,滿足粗、精加工。精加工模具要用小直徑刀具,主軸轉(zhuǎn)速達到15000~20000rmp以上。主軸轉(zhuǎn)速在10000rpm以下的機床可以進行粗加工和半精加工。如果需要在大型模具生產(chǎn)中同時滿足粗、精加工,則所選機床最好具有兩種轉(zhuǎn)速的主軸,或兩種規(guī)格的電主軸。
(2)機床快速進給對快速空行程要求不太高。但要具有比較高的加工進給速度(30~60m/min)和高加減速度。
(3)具有良好的高速、高精度控制系統(tǒng),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。
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