高速加工技術在模具制造中的應用

時間：2008年02月28日瀏覽：363次收藏分享：

摘要：闡述了在模具加工中實現高速加工所必需的一些關鍵技術，及高速加工技術在模具制造中的意義，并通過與常規的加工方式EDM的對比，描述了高速加工的優越性和局限性。同時以加工實例說明高速切削是現代模具加工的發展方向之一。

近年來，高速加工(High Speed Cuting)技術的發展迅速，為提高模具制造水平、產品質量提供了新的發展方向。

<DIV style="FONT-SIZE: 8pt">V.切削速度 F.進給速度 D.刀具直徑 Ad.切深 Rd.切寬</DIV>圖1

圖2 高速切削方式

圖3 傳統切削方式

圖4 手機型腔

1 高速加工參數

在利用高速加工技術過程中，典型的高速切削加工參數有切削速度(指刀具切削處的切削線速度)、進給速度、主軸轉速、刀具直徑、切削深度、切削量等(圖1)。一般而言，切削速度依據被加工模具材料和使用的刀具材料不同而變化，由經驗準則可查出不同材料的刀具在切削鋼材時的切削速度的范圍。根據主軸轉速與刀具的直徑和切削速度關系式N=V×1000/(p×D)(r/min)計算出需要的主軸轉速：進給量與刀具的主軸轉速有關，它們的關系表達式為F(進給量)=單刃進給量×刀具刃數×主軸轉速(mm/min)。通常，單刃進給量為0.1～0.25mm：每分鐘的切削量=F×A d×Rd(mm³/min)。

2 高速切削加工與常規加工的比較

高速切削加工與常規的數控加工方法主要區別在于進給速度、加工速度和切削深度這三個工藝參數值不同。高速切削加工采用高進給速度和小切削深度(圖2)，而數控加工則采用低進給速度和大切削深度(圖3)。另外，高速切削加工對機床主軸、切削刀具、計算機數控系統、伺服進給系統和數控編程方法的要求與常規的加工方式不同。過去模具的型腔加工是電火花(EDM)一統天下。但近年來，除了窄縫，深槽以及很細的紋理，非用電火花加工的以外，一般形狀不太復雜的型腔及三維輪廓已能在高剛度的銑床和加工中心上用涂層銑刀進行高速加工，其加工效率比EDM高。而實際上，高速銑削更適合于加工形狀不是很復雜的淺型腔模具，而對于深型腔和具有內清角的型腔模具，表面有花紋或圖案的模具加工起來也存在一定的困難。事實上高速銑削和電火花在型腔模具的制造中是相輔相成的，在型腔模制造過程中，采用什么樣的加工方式主要取決于型腔的幾何形狀、材料的硬度和所要求的工藝參數。

高速切削加工及其精密性生產實踐表明，與傳統切削加工相比，用高速加工容易生產和剪斷切屑，當切屑厚度減小時，切屑溫度上升，切屑更為碎小。而當應力和切屑都減小時，刀具負載變小，同時，由于產生的摩擦熱減少，大量的切削熱量被高速離去的切屑帶走，故模具和刀具的熱變形很小，模具表面沒有變質及微裂紋，因而大大改善工件的加工質量，并且有效地提高其加工精度。同常規的加工相比，高速切削加工具有加工循環時間短、所需的刀具數少、切削應力小、產生切屑量大、加工精度高等特點。一般來說高速加工精度可達10µm以下，表面粗糙度Ra1µm以下。能有效地減少電加工和拋光工作量。
刀具壽命在高性能計算機數控系統的控制下，高速加工工藝能保證刀具在不同速度下工作的負載恒定。再加上刀具每刃的切削量極小，有利于延長刀具使用壽命。
淬硬模具的加工高速加工可以在高速度、大進給的方式下完成淬硬鋼的精加工，且可達到很高的模具表面質量(Ra0.4µ

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高速加工技術在模具制造中的應用

1 高速加工參數

2 高速切削加工與常規加工的比較

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