模具的高速切削加工.doc

模具的高速切削加工【摘要】隨著時代發(fā)展，效率成了效益的最根本因素。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的最大趨勢，高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。 【關(guān)鍵字】高速銑削、CNC機床、磨具CAD/CAE/CAM；【引言】我國制造業(yè)一定要實現(xiàn)從大國到強國，從低端到高端，從中國制造到中國創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變，制造技術(shù)實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變一是要技術(shù)化，二是要技術(shù)升級。目前，采用高速切削生產(chǎn)模具已經(jīng)成為模具制造的最大趨勢，在國外一些模具生產(chǎn)廠家，高速機床大面積取代電火花機床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機床企業(yè)瞄準(zhǔn)模具生產(chǎn)企業(yè)，有的加工中心生產(chǎn)機床的60以上賣給模具加工企業(yè)。高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國外的模具制造企業(yè)已經(jīng)普遍采用，可以明顯提高效率、提高模具精度、使用壽命長。 高速切削是一個相對概念，到目前為止世界各國對高速切削的速度范圍尚未作出明確的定義，通常把切削速度比常規(guī)速度高510倍以上的切削稱為高速切削。 1.高速切削的四大特點：銑削加工是型腔模具加工的重要手段，而高速銑削具有工件溫度低、切削力小、加工平穩(wěn)、加工質(zhì)量良好、加工效率高(為普通銑削加丁的510倍)及可加工硬材料(60HRC)等諸多優(yōu)點，因而在模具的加工中日益受到重視。高速銑削具有以下四大特點：(1)高效；高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速般為1500040000r/min，最高可達100000rmin。在切削鋼時，其切削線速度約為400mmin，比傳統(tǒng)的銑削加工高510倍；(2)高精度；高速銑削的一般加工精度為l0um，有的甚至更高，可分為三檔：普通級為5um，精密級從35um至115urn，超精密級可達0.0lum。(3)高表面質(zhì)量；由于高速銑削的工件溫升小(約3)，故表面沒有變質(zhì)層及微裂紋，熱變形也小。最好的表面粗糙度值為Ralum。(4)可加工高硬材料；與常規(guī)銑削相比，能對經(jīng)淬火及回火后的模具鋼坯(硬度5054HRC)進行高速銑削，銑削的最高硬度可達60HRC。 2.高速切削工藝的優(yōu)點： 高速銑削不僅僅是切削速度的提高，還需要在制造技術(shù)全面進步和進一步創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，包括驅(qū)動、刀具材料、涂層、測試、安全等技術(shù)的重大進步，才能達到的切削速度和進給速度的成倍提高，才能使制造業(yè)整體切削加工效率有顯著的提高。高速銑削工藝主要有以下幾方面的優(yōu)點： (1)縮短生產(chǎn)時間；切削速度和進給速度的成倍提高，大大提高金屬切除量?？者\時間減少，整體銑削加工效率有顯著的提高，加工時間明顯縮短。 (2)降低制造成本；與常規(guī)切削加工相比，明顯減少機加工工時及手工拋光時間，即更快的生產(chǎn)力必然引起制造成本的下降。 (3)高速銑削吸收能量；因高速銑削熱大部分由切削帶走，大大減少了工件在加工過程中的發(fā)熱，使工件發(fā)熱少。 (4)改善工件的加工質(zhì)量；由于高速銑削減小切削力及減少振動，使工件的加工精度和切削表面的質(zhì)量大大提高，減少人工后加工及輔助工時。 3.高速切削的關(guān)鍵技術(shù)：高速切削技術(shù)是在機床結(jié)構(gòu)及材料、機床設(shè)計制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)、快速進給系統(tǒng)、高性能CNC控制系統(tǒng)、高性能刀具系統(tǒng)、高性能刀具材料及設(shè)計、制造技術(shù)、高效高精度測量測試技術(shù)、高速切削機理。 高速切削工藝等相關(guān)的硬件與軟件技術(shù)的基礎(chǔ)上綜合而成的。因此，高速切削加工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。 (1)高速切削機床；實現(xiàn)高速切削的最關(guān)鍵技術(shù)是研究開發(fā)性能優(yōu)良的高速切削機床。21世紀(jì)機床工業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流是開發(fā)高速切削機床。國外近年來發(fā)展的高速銑床，主轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可達40000-100000rmin，快速進給為50120mmin，加速度為1g，換刀時間提高到12S，普遍采用油氣冷卻裝置。(2)高速切削刀具；由于高速切削采用非常高的切削速度，所以對刀具材料提出了更高的要求。現(xiàn)在已發(fā)展的刀具材料主要有聚晶金剛石(PCD)、立方復(fù)化硼(CBN)、陶瓷涂層刀具和金屬陶瓷(含氮Tic基硬質(zhì)合金)刀具等。今后，刀具材料的發(fā)展方向應(yīng)該是朝具有高溫力學(xué)性能、高化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性及高抗熱振性的刀具材料方向發(fā)展。(3)模具CADCAECAM集成化、智能化及網(wǎng)絡(luò)化；高速切削的實現(xiàn)不僅要求有好的機床和刀具等硬件技術(shù)，還必須有優(yōu)秀的CADCAE/CAM軟件與之相匹配。模具軟件功能的集成化要求軟件的功能模塊比較齊全，同時各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型以實現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計、制造、裝配、檢驗、測試及生產(chǎn)管理的全過程，達到實現(xiàn)最佳效益的目的。目前，系列化軟件有曲面實體幾何造型、塑料模設(shè)計專家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)形雜體在線測量系統(tǒng)等。集成化程度較高的軟件有ProE、UG、CATIA、CimatronE、Master、CAM等。CAM軟件都具有適合高速切削的編程模塊。面向制造、基于知識的智能化功能是衡量模具軟件先進性和實用性的重要標(biāo)志之一。隨著模具在企業(yè)競爭、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國際化、以及計算機軟件硬件技術(shù)的迅速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)使得在模具行業(yè)應(yīng)用虛擬設(shè)計、敏捷制造技術(shù)顯得十分重要。據(jù)資料指出，美國在2006年要實現(xiàn)汽車工業(yè)敏捷生產(chǎn)虛擬工程方案，將使汽車開發(fā)周期從40個月縮短到4個月。 4.高速切削的應(yīng)用效益：據(jù)生產(chǎn)實踐證明，高速切削應(yīng)用于模具制造的效益是： (1)高速粗加工和半精加工，提高加千效率數(shù)倍至幾十倍，具體與被加工的材料有關(guān)； (2)高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表面質(zhì)量高，形狀精度提高，比EDM加工提高效率50，減少手工修磨； (3)硬切削加工最后成型表面，提高表面質(zhì)量、形狀精度， (不僅是表面精糙度低，而表面光亮度高)，用于復(fù)雜表面的加工顯得更具優(yōu)勢； (4)避免EDM加工產(chǎn)生的表面損傷，提高模具壽命20。 5.結(jié)束語： 由于市場進入全球化以及競爭的加劇，模具市場對第一種模具技術(shù)最重要，帶有先決性的要求是其快速性，即從設(shè)計到進入市場的時間盡可能的短，除了快速模具技術(shù)外，就是高速切削技術(shù)。當(dāng)前，這些技術(shù)還是跟不上現(xiàn)代模具的需求。加快硬件及軟件產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，用高性能高品質(zhì)功能的硬件及軟件滿足高速切削機床配套的要求，已成為各企業(yè)共