基于高速切削的模具加工技術(shù)

梁 騫，侯 淼

沈陽第一機(jī)床廠，遼寧 沈陽 110142

模具是制造業(yè)中較為重要的工藝型裝備，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)中占有相當(dāng)重要的地位。使用模具所生產(chǎn)具體成品都具有相當(dāng)高的精度、高生產(chǎn)率、高一致性、高復(fù)雜程度的特點(diǎn)，這在所有的加工制造的方法是無法實(shí)現(xiàn)的。模具的加工有著具體的特殊性比如精度高、工件比較精細(xì)等特點(diǎn)，與通常的機(jī)械加工是有著很大的差異的，由于模具得形狀比較復(fù)雜，其工作的部分通常都屬于多維的復(fù)雜曲面所構(gòu)成；其所選用的材料一般情況下都是硬度比較高的，通常都是由硬質(zhì)合金或淬火工具鋼所特殊制成的；其制造的周期通常都比較短。最為常見的模具的加工方法都屬于電火花加工和普通切削加工，整個(gè)過程因?yàn)樾枰獟伖狻⑹止ご蚰?，從而直接?dǎo)致了加工的效率比較低下，而加工的精度上也是大打折扣。如果選用了高速切削技術(shù)的加工模具，就能大大提高加工精度、生產(chǎn)效率、使用壽命等。

1 高速切削機(jī)床的選擇

實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵和前提，就是是否選擇了性能良好的高速切削機(jī)床，具有高精度的高速主軸是高速切削機(jī)床技術(shù)的基礎(chǔ)。所以說選擇可靠的機(jī)床，是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的關(guān)鍵，在具體的工作中我們必須要結(jié)合實(shí)際情況，經(jīng)過綜合的考慮分析和詳細(xì)了解了模具加工整個(gè)過程的具體要求和加工企業(yè)的具體經(jīng)濟(jì)環(huán)境等一系列因素。才能選擇出適合企業(yè)工作環(huán)境的高速切削加工模具的機(jī)床。

1.1 良好的工藝適應(yīng)性

所選擇的機(jī)床功能一定要完全符合需要加工的模具的實(shí)際形狀以及模具的尺寸精度以及生產(chǎn)過程中的一些具體要求。

1.2 高的性能價(jià)格比

通常情況下，模具加工都是以高轉(zhuǎn)速作為唯一特征的HSM型高速加工中心。

1.3 大功率和高主軸轉(zhuǎn)速

在涉及到模具型的腔曲面進(jìn)行的高速加工過程中，選用刀具的直徑相比都很小，而且機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速要求又是很高（通常都是80，000r/min～20，000 r/min之間）；為了實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能順利實(shí)現(xiàn)模具的精加工和粗加工，所以對主軸的功率要求都是很大。

1.4 高精度控制系統(tǒng)

在進(jìn)行加工模具型腔的過程中，一般情況下都是選用懸伸量相比較大的立銑刀（小直徑），因?yàn)槟＞咚x材料的硬度和強(qiáng)度都相當(dāng)?shù)馗?，所以在整個(gè)加工的過程就會(huì)容易出現(xiàn)顫振。所以，一定要選用剛性好、精度高的高速電主軸。另外，機(jī)床還需要滿足一定高度的動(dòng)、靜剛度，這樣就可以穩(wěn)定地提高具體的跟蹤精度、定位精度和抗振能力。要選用能夠和高速機(jī)床相配套的CAD/CAM軟件，尤其是在用于高速切削模具的具體軟件。

2 基于高速切削的模具加工技術(shù)特點(diǎn)

通常情況下高速切削的最大切削速度要比普通切削速度高出5～10倍，不過現(xiàn)在也有一些學(xué)者認(rèn)為機(jī)床事物主軸轉(zhuǎn)速只有超過了15000 r/min才能算得上是高速切削。高速切削技術(shù)加工的最大優(yōu)勢就在于提高了加工精度和加工效率，降低了切削力，同時(shí)還能減少切削熱對具體工件的影響和磨損，從而實(shí)現(xiàn)了工序的集約化，所以說高速切削技術(shù)加工屬于一項(xiàng)高質(zhì)量、高效率的新型加工技術(shù)。

高速切削加工技術(shù)對模具的加工工藝會(huì)引發(fā)一定的影響，它不但改變了傳統(tǒng)模具加工所采用的“電火花加工→手工打磨→拋光”或“退火→銑削加工→熱處理→磨削”的工藝流程，還替代了傳統(tǒng)的所有工序。下圖就是高速切削加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝在模具加工中的比較圖。

a 傳統(tǒng)模具加工工藝圖

b 高速切削加工工藝圖

在模具加工中的比較圖高速切削加工模具的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：首先、高速切削技術(shù)大大提高了加工效率，不僅機(jī)床進(jìn)給快、轉(zhuǎn)速高，而且粗精加工能夠一次完成，大大地提高了生產(chǎn)效率，再結(jié)合數(shù)控技術(shù)，模具的制造周期可縮短30%～4O% ；其次、高速切削加工切削力可降低30%以上，95%～98%的切削熱被切屑帶走，模具和刀具的熱變形很小，切削過程工作平穩(wěn)、振動(dòng)小，大大提高了模具的加工精度和加工質(zhì)量；再次、高速切削技術(shù)不僅可應(yīng)用于淬硬模具的直接加工(尤其是半精加工和精加工)，在電火花電極加工、快速樣件制造以及模具的快速修復(fù)等方面也得到廣泛應(yīng)用。

隨著現(xiàn)代加工技術(shù)的不斷發(fā)展，高速切削技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用顯示出其無可比擬的優(yōu)勢，對模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響。高速切削加工技術(shù)可以大大提高生產(chǎn)效率、降低加工成本、改善加工質(zhì)量，在模具工業(yè)中的應(yīng)用前景十分廣闊。

[1]艾興.高速切削加工技術(shù)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003.

[2]王宗才，何文平，孟奎.淬硬鋼高速切削加工技術(shù)研究[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2008(7)：120-122.

[3]蘇艷紅.高速切削加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用[J].工具技術(shù)，2008，42(11)：65-68.