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對高速加工技術及其應用于現(xiàn)代模具制造的探究

  
評論: 更新日期:2015年03月21日

  本文對于高速切削的定義、機理以及有點進行了簡要闡述,并對高速切削模具的機床、刀具技術以及工藝技術進行了研究。
    模具廣泛應用于我國的各個領域,是一種非常重要的工藝裝備。高速加工作為近些年來迅速發(fā)展的一種加工技術,因其高效性以及具有較高的加工精度,已被廣泛應用于現(xiàn)代模具的生產制造過程當中,并有著逐漸替代過去的電火花精加工的趨勢。
    高速切削的定義及機理
    高速切削不是指某一個確定的切削速度值,它是一個相對概念,其切削速度會隨著加工方法及加工條件等的變化而改變。一般情況下。高速切削的速度是同等條件下普通切削的5~10倍,進給速度大約在2~25米每分以上。應該注意的是,高速不是技術指標而是經濟指標。換句話說,只有可以得到比較大的經濟效益的高速切削才是有意義的。
    高速切削的機理為:因為切削速度較高,從而產生了高應變率,切削產生的切削熱使得溫度上升,材料軟化,導致切削力減小、剪切角減小,從而達到高速薄切削的效果。
    高速切削的優(yōu)點
    2.1切削效率高
    高速切屑加工具有較高的主軸轉速,進給速度快,因此雖然其切削深度較小,但在單位時間內金屬的切除量卻增加了,從而使得加工效率得到提高。另外,高速切削具有較高的加工精度,因而加工得到的工件具有較高的表面質量,可以節(jié)省加工工序,提高加工效率。
    2.2加工質量高
    因為高速切削中的橫向切削力比較小,因而可以加工一些常規(guī)加工中無法加工的薄壁零件等復雜工件。在高速加工中,絕大部分的熱量都被切削帶走,從而使得工件的溫升以及熱變形都很小,使加工精度得到提高。
    2.3經濟性較好
   高速切削使得工件的加工效率得到了提高,并且還可以實現(xiàn)將零件的各加工工序在一次裝夾中就能夠實現(xiàn),能夠加工剛性比較差的工件,刀具的耐用度以及機床的使用率高,從而降低成本,使得高速加工具有良好的經濟性。
    基于高速切削的模具制造系統(tǒng)
    模具的生產在制造業(yè)中具有十分重要的地位。隨著技術的發(fā)展進步,高速加工因其效率高、精度高以及經濟性好等優(yōu)點逐漸被用于現(xiàn)代的模具制造業(yè)中。在這種情況下。就產生了基于高速切削的模具制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有模具有很強的再現(xiàn)能力,易控制;并行方式的使用減少了重復勞動,縮短了加工周期;減少返修次數(shù),從而降低成本等優(yōu)點。基于高速切削的模具制造系統(tǒng)涉及到了現(xiàn)代設計技術、先進制造工藝技術、綜合自動化技術、現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術等幾大技術。
    加工模具的高速切削機床
    在高速切削加工中,要求機床的主軸要有較高的轉速,這樣才能避免刀具與工件的干涉,從而提高切削質量。因模具的各工序要在一次裝夾中完成,故而要求主軸有較大的功率。模具的制作材料有著較高的強度以及硬度,因而要求機床要有很好的剛度。為了提高工作效率,機床一般都需要具有較高的主軸轉動以及工作臺運動加速度。此外,良好的高速控制系統(tǒng)是高速切削機床必不可少的組成部分。
    在高速切削機床的選用過程中,應該遵循以下幾個原則:一是工藝適應性原則,主要包括被加工零件的形狀尺寸適應性、加工精度適應性以及生產節(jié)拍適應性等;二是性能價格比原則,在機床的選擇中,應該根據(jù)模具加工的特點來選擇使用的機型,并不是機床價格越便宜越好,應該注重機床的性價比;三是風險規(guī)避原則,在購買機床之前一定要進行市場調研,從而降低風險,要選擇信譽良好的品牌,選擇多個品牌對機床的各項性能進行比較,貨比三家,若需要招標,則應該注意對技術指標的確定應公正、合理、先進。
    高速切削模具的刀具技術
    在高速切削加工中,刀具是能否實現(xiàn)高速加工的重要因素。刀具的性能對于高速切削起著至關重要的作用。因切削速度較高,因此刀具材料需要有較好的耐高溫以及耐磨損性能。目前,常見的高速切削刀具材料主要有硬質合金、陶瓷、金剛石以及立方氮化硼等。在選擇刀具材料是,應充分考慮到刀具材料跟工件材料的適配性問題,選擇適合的刀具材料。
    若主軸轉速大于12000轉每分,則需要注意刀具的動平衡問題。若刀具沒能達到動平衡,在加工過程中會出現(xiàn)刀具軸線偏擺現(xiàn)象,從而降低工件的加工精度,減少刀具壽命。在進行高速切削刀具的選購時,刀具必須達到規(guī)定的動平衡標準,在刀具系統(tǒng)安裝完畢后,還應該整體調整,保證其能達到動平衡標準。
    高速切削模具的工藝技術
    6.1切削方式的選擇
    在高速切削模具的加工過程當中,應盡量選擇順銑的切削方式。這是因為在加工時,逆銑比順銑產生的熱量要多得多,徑向作用力大很多,并且逆銑時刀具的刀刃所受拉應力與順銑時的壓應力相比,受力狀態(tài)比較差,從而減少了刀具的使用壽命。
    6.2加工階段及策略
    高速切削的加工階段包括粗加工階段、半精加工階段以及精加工階段。在模具的粗加工階段應該采用高切削速度、高進給率以及小切削量的方式,同時還可以采用偏置加工、賽車線加工以及擺線粗加工的策略來優(yōu)化刀具的軌跡。半精加工階段需要對最大剩余加工量、最大允許加工余量和半精加工過程中刀心的軌跡進行計算,以保證該階段后的工件表面剩余加工余量均勻。精加工階段主要采取三維偏置、最佳等高精加工等工藝策略。

    高速加工技術在現(xiàn)代模具制造中的應用越來越廣泛。我國在這一領域應經取得了一定的研究成果,但這些還遠遠不足以滿足我國模具市場的需求。因此,對于高速加工技術在現(xiàn)代模具制造中的應用加以研究,具有很重要的現(xiàn)實意義。
 

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