模具的高速切削加工.doc

模具的高速切削加工【摘要】隨著時(shí)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(shì)，高速切削逐漸取代電火花精加工模具在國(guó)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(zhǎng)。 【關(guān)鍵字】高速銑削、CNC機(jī)床、磨具CAD/CAE/CAM；【引言】我國(guó)制造業(yè)一定要實(shí)現(xiàn)從大國(guó)到強(qiáng)國(guó)，從低端到高端，從中國(guó)制造到中國(guó)創(chuàng)造的轉(zhuǎn)變，制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變一是要技術(shù)化，二是要技術(shù)升級(jí)。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(shì)，在國(guó)外一些模具生產(chǎn)廠(chǎng)家，高速機(jī)床大面積取代電火花機(jī)床，高速切削大大提高了模具生產(chǎn)效率。機(jī)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(jī)床的60以上賣(mài)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(guó)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(zhǎng)。 高速切削是一個(gè)相對(duì)概念，到目前為止世界各國(guó)對(duì)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(chēng)為高速切削。 1.高速切削的四大特點(diǎn)：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(diǎn)，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(diǎn)：(1)高效；高速銑削的主軸轉(zhuǎn)速般為1500040000r/min，最高可達(dá)100000rmin。在切削鋼時(shí)，其切削線(xiàn)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(jí)為5um，精密級(jí)從35um至115urn，超精密級(jí)可達(dá)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(méi)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(duì)經(jīng)淬火及回火后的模具鋼坯(硬度5054HRC)進(jìn)行高速銑削，銑削的最高硬度可達(dá)60HRC。 2.高速切削工藝的優(yōu)點(diǎn)： 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(jìn)步和進(jìn)一步創(chuàng)新的基礎(chǔ)上，包括驅(qū)動(dòng)、刀具材料、涂層、測(cè)試、安全等技術(shù)的重大進(jìn)步，才能達(dá)到的切削速度和進(jìn)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(diǎn)： (1)縮短生產(chǎn)時(shí)間；切削速度和進(jìn)給速度的成倍提高，大大提高金屬切除量?？者\(yùn)時(shí)間減少，整體銑削加工效率有顯著的提高，加工時(shí)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(jī)加工工時(shí)及手工拋光時(shí)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(guò)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(dòng)，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(shí)。 3.高速切削的關(guān)鍵技術(shù)：高速切削技術(shù)是在機(jī)床結(jié)構(gòu)及材料、機(jī)床設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)、快速進(jìn)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(jì)、制造技術(shù)、高效高精度測(cè)量測(cè)試技術(shù)、高速切削機(jī)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(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。 (1)高速切削機(jī)床；實(shí)現(xiàn)高速切削的最關(guān)鍵技術(shù)是研究開(kāi)發(fā)性能優(yōu)良的高速切削機(jī)床。21世紀(jì)機(jī)床工業(yè)技術(shù)發(fā)展的主流是開(kāi)發(fā)高速切削機(jī)床。國(guó)外近年來(lái)發(fā)展的高速銑床，主轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速可達(dá)40000-100000rmin，快速進(jìn)給為50120mmin，加速度為1g，換刀時(shí)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(duì)刀具材料提出了更高的要求?，F(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(shí)現(xiàn)不僅要求有好的機(jī)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(shí)各功能模塊采用同一數(shù)據(jù)模型以實(shí)現(xiàn)信息的綜合管理與共享，從而支持模具設(shè)計(jì)、制造、裝配、檢驗(yàn)、測(cè)試及生產(chǎn)管理的全過(guò)程，達(dá)到實(shí)現(xiàn)最佳效益的目的。目前，系列化軟件有曲面實(shí)體幾何造型、塑料模設(shè)計(jì)專(zhuān)家系統(tǒng)、復(fù)雜形體CAM、藝術(shù)造型及雕刻自動(dòng)編程系統(tǒng)、逆向工程系統(tǒng)及復(fù)形雜體在線(xiàn)測(cè)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(shí)的智能化功能是衡量模具軟件先進(jìn)性和實(shí)用性的重要標(biāo)志之一。隨著模具在企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)、合作、生產(chǎn)和管理等方面的全球化、國(guó)際化、以及計(jì)算機(jī)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(jì)、敏捷制造技術(shù)顯得十分重要。據(jù)資料指出，美國(guó)在2006年要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)工業(yè)敏捷生產(chǎn)虛擬工程方案，將使汽車(chē)開(kāi)發(fā)周期從40個(gè)月縮短到4個(gè)月。 4.高速切削的應(yīng)用效益：據(jù)生產(chǎn)實(shí)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(shì)； (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(yǔ)： 由于市場(chǎng)進(jìn)入全球化以及競(jìng)爭(zhēng)的加劇，模具市場(chǎng)對(duì)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(jì)到進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)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(mǎn)足高速切削機(jī)床配套的要求，已成為各企業(yè)共