高速铣削技术在塑料模具加工中应用

HEATS

    目前塑料模具越来越精巧、结构越来越复杂、整副模具越来越精密，模具要求的合模次数接近和超过80万次，国外的塑料模具厂商采用的模具钢材的硬度越来越高，有的甚至超过HRC64以上，而模具的交货期却要求越来越短。这些市场特点给模具制造商带来了极大的压力。高速铣削技术的出现为模具制造带来了新的发展机会，尤其在中小型精密塑料模具加工中显示了巨大的优势。   
    减少塑料模具加工中的工序数量，缩短模具的交付时间   
    高速切削的高效率不光体现在减少多少机床加工时间，实际上是减少整体工序时间。采用更高的切削速度，精加工时更少的加工余量，更密的刀轨以及更少的切深，特别是在自由曲面上(切深一般在0.02至0.1mm,如使用细小刀具直径，如 0.3-0.8mm直径刀具时，切深更小至(0.008-0.02mm)，精细、紧密的刀轨一般均会大大提高加工表面的光洁度。以快速精细的轻切削代替常规的缓慢的重切削，会大大简化以后的工序。例如手工抛光时间可缩短60%-100%，也可减少EDM的工序与时间，这种节约已经在许多国外模具厂商得到了真实反映。   
    可加工薄壁的筋和细小直径刀具的清除  
    由于高速铣削机床大大提高了主轴转速和主轴的动平衡性能以及机床的稳定性，在同样的刀具直径下，可得到更大的切削速度，这样在刀具与工件表面可实现轻切削的加工方式，大大降低切削区域的切削力。所以可加工0.1mm以上的薄壁或筋，同时对精密模具的小圆角清根带来极大的方便，甚至在模具材料硬度达HRC54，可使用直径为0.3mm的刀具进行铣削操作。这样可大大减少电极的数量，同时也减少了放电加工时间。   
    在没有使用高速铣之前，采用雕刻机制造电极，效果不理想。加工中容易断刀，加工效率低、光洁度低、加工材料硬度低，达不到外商的要求。采用高速铣削后大大提高了加工质量和加工效率。   
    提高加工零件的精度   
    与传统的切削方式相比，高速铣削的切屑形成方式不同，产生的绝大部分的热量由切屑带走，热量不会聚集在加工区域，同时走刀速度比常规走刀速度要快的多，热量更不容易聚集，材料热变形小的多，保持比较恒定、理想的切削条件，从而保证了工件的加工精度。另外在电极加工中，加工的电极精度高，轮廓形状一致性好，光洁度高，电极一般不需要抛光处理，不会产生由于手工抛光而影响工件的精度，从而大大提高了模具的制造精度。   
    高效率的电极加工及更为有效的放电加工   
    由于高速铣削产生切屑的方式不同和加工热量不易集中的特性，在加工铜电极与石墨电极这些材料时，能提供更快的走刀速度，单位时间内的材料去除率比常规切削高好几倍，使得电极的粗加工和半精加工的时间大大缩短，同时在精加工中采用高速的轻切削，更细密、精确的刀轨，大大提高了电极的光洁度，节省、甚至取消了抛光时间。在刀具磨损量非常大的石墨电极加工中，由于应用了PCD(钻石)涂层的刀具，大大降低了刀具的磨损量，使得加工石墨电极中采用高速铣变为可能。在放电加工工艺中，目前普遍采用粗、精电极加工，而高速切削加工的电极减少或取消了抛光工作，使得电极放电区域一致，提高面接触，放电间隙得到有效的控制，提高了放电的效率。同时由于可采用更小的刀具直径，使得模具的加工余量减少，因而可以取消粗电极，减少了电极数量并缩短了放电加工的时间。   
    随着这几年高速铣削技术的发展，高速铣削的外部环境也越来越完善。刀柄、冷却系统、机床结构、主轴转速的不断提高，应用技术的累积等，使得高速铣削技术的性价比越来越高。高速铣削刀具的不断推陈出新，新的涂层、新的工艺的不断被采用，切削材料硬度不断提高，模具材料能选用越来越硬的材料。目前带动平衡的高速铣刀能切削超过HRC64的淬硬钢材料，提高了模具的合模次数。目前拥有高速加工中心的模具厂商普遍采用在普通机床上进行大余量、大刀具的粗加工，然后进行热处理，最后在高速机床上进行半精加工和精加工，在提高了精度和效率的同时尽可能地降低加工成本。