文档介绍：模具高速铣削加工技术
本文从机床结构、切削刀柄和刀具、加工工艺、数控编程等方面较为详尽地讲述了高速铣削的技术特点以及在模具加工行业的应用。虽然文章写得较为宏观, 但内容较为全面,对模具领域的读者全面了解和应用高速加工技术,还是有较强的指导意义的。
一、前言
在现代模具生产中,随着对塑件的美观度及功能要求得越来越高,塑件内部结构设计得越来越复杂,模具的外形设计也日趋复杂,自由曲面所占比例不断增加,相应的模具结构也设计得越来越复杂。这些都对模具加工技术提出了更高要求,不仅应保证高的制造精度和表面质量,而且要追求加工表面的美观。随着对高速加工技术研究的不断深入,尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD/CAM软件等相关技术不断发展的推动下,高速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。
数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术,是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。相对于传统的切削加工,其切削速度、进给速度有了很大的提高,而且切削机理也不相同。高速切削使切削加工发生了本质性的飞跃,其单位功率的金属切除率提高了30%~40%,切削力降低了30%,刀具的切削寿命提高了70%,留于工件的切削热大幅度降低,低阶切削振动几乎消失。随着切削速度的提高,单位时间毛坯材料的去除率增加了,切削时间减少了,加工效率提高了,从而缩短了产品的制造周期,提高了产品的市场竞争力。同时,高速加工的小量快进使切削力减少了,切屑的高速排出减少了工件的切削力和热应力变形,提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低,转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率,而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感,由此降低了表面粗糙度。在模具的高淬硬钢件(HRC45~HRC65)的加工过程中,采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序,从而避免了电极的制造和费时的电加工,大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。对于一些市场上越来越需要的薄壁模具工件,高速铣削也可顺利完成,C加工中心上,模具一次装夹可完成多工步加工。
高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响,改变了传统模具加工采用的退火→铣削加工→热处理→磨削或电火花加工→手工打磨、抛光等复杂冗长的工艺流程,甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。高速加工技术除可应用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外,在EDM电极加工、快速样件制造等方面也得到了广泛应用。大量生产实践表明,应用高速切削技术可节省模具后续加工中约80%的手工研磨时间,节约加工成本费用近30%,模具表面加工精度可达1 m,刀具切削效率可提高1倍。
二、高速铣削加工机床
高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一,C技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。由于模具加工的特殊
性以及高速加工技术的自身特点,对模具高速加工的相关技术及工艺系统(加工机床、数控系统、刀具等)提出了比传统模具加工更高的要求。
1. 高稳定性的机床支撑部件
高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度,热刚度和最佳的阻尼特性。大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料,有的机床公司还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土,以增加其抗振性和热稳定性,这不但可保证机床精度稳定,也可防止切削时刀具振