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高速加工技术在模具加工中的应用初探
摘要:文章在概述高速加工的技术优势的基础上,探讨模具高速加工工艺技术与策略,并论述模具高速加工对加工系统的要求。
关键词:高速加工技术模具加工应用
随着数控加工设备和高性能加工刀具技术的发展而日益成熟,模具加工的速度也大大提高,加工工序也随之减少,缩短甚至消除了耗时的钳工修复工作,从而大大的缩短了模具的生产周期。高速加工技术在模具加工中的使用逐渐成为模具工业技术改造最主要的内容之一。
1 高速加工的技术优势
与传统加工方式相比,在常规切削加工中备受困扰的一系列问题,通过高速切削加工的应用得到了解决。高速加工时间短,产品精度高,可以获得十分光滑的加工表面,能有效地加工高硬度材料和淬硬钢,避免了电极的制造和费时的电加工(EDM)时间,大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。同时,模具表面因电加工(EDM)产生白硬层消失了,提高了模具的寿命,减少了返修。因为电极的制造工作不需要了,所以模具改型只需通过CAD/CAM,使改型加快。一些市场上越来越需要的薄壁模具工件,高速加工可又快又好地完成。C加工中心上模具一次装夹可完成多工步加工。
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1μm,刀具切削效率可提高一倍。
2 模具高速加工工艺技术与策略
粗加工时采用的加工策略
模具粗加工的主要目标是追求单位时间内材料的去除率,并为半精加工准备工件的几何轮廓。在切削过程中因切削层金属面积发生变化, 导致刀具承受的载荷发生变化,使切削过程不稳定,刀具磨损速度不均匀,加工表面质量下降。可通过以下措施保持切削条件恒定,从而获得良好的加工质量:
(1)通过计算获得恒定的切削层面积和材料去除率,使切削载荷与刀具磨损速率保持均衡, 以提高刀具寿命和加工质量。
(2)应避免刀具轨迹中走刀方向的突然变化,以免因局部过切而造成刀具或设备的损坏。
(3)应保持刀具轨迹的平稳,避免突然加速或减速。
(4)下刀或行间过渡部分最好采用斜式下刀或圆弧下刀,避免垂直下刀直接接近工件材料。
(5)采用攀爬式切削可降低切削热,减小刀具受力和加工硬化程度,提高加工质量。
半精加工采用的加工策略
模具半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整,表面精加工余量均匀,这对于工具钢模具尤为重要,因为它将影响精加工时刀具切削层面积的变化及刀具载荷的变化,从而影响切削过程的稳定性及精加工表面质量。
粗加工是基于体积模型,精加工则是基于面模型。现有的模具高速加工CAD/CAM软件大都具备剩余加工余量分析功能,并能根据剩余加工余量的大小及分布情况采用合理的半精加工策略。例如 Pro/E软件提供的局部铣削功能,如果局部铣削工序的剩余加工余量取值与粗加工相等,该工序只用一把小直径铣刀来清除粗加工未切到的角落,然后再进行半精加工;如果取局部铣削工序的剩余加工余量值作为半精加工的剩余加工余量,则该工序不仅可清除粗加工未切到的角落,还可完成半精加工。
精加工采用的加工策略
模具的高速精加工策略取决于刀具与工件的接触点,而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变化而变化。对于由多个