模具高速铣削技术加工的关键技术

HEATS · 发表于 2010-9-12 08:49:38

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　　传统电火花加工模具存在的问题

　　1)电火花加工是一种靠放电烧蚀的“微切削”加工工艺，过程缓慢，生产效率低。

　　2)在放电烧蚀过程中，工件表面的机械性能有一定的损伤，会产生微细裂纹。

　　3)电火花加工后表面粗糙度不能满足模具型腔的要求，产品质量难以保证，生产周期长。

　　应用高速铣削技术加工模具的优越性

　　模具的生产周期与模具企业经济效益密切相关。模具生产中不只是追求精度及表面粗糙度，生产周期显得尤为重要。高速铣削以其高效率、高精度和高表面质量已经成为现代模具加工技术的重要选择。应用高速铣削加工模具的优越性主要有以下几点：

　　1)工序减少。一般不需要后续加工，成本低，减少了这些工序的相关费用。

　　2)生产效率明显提高。由于切削速度极高，型腔加工过程比电火花加工快几倍，节约时间50%以上。在工件的一次装夹可完成型腔的粗、精加工和模具其它部位的加工，又容易实现加工过程的自动化。

　　3)产品质量好，加工精度高，表面质量易于保证。切屑瞬间被切离，工件表面残余应力小；95%切削热被切屑带走，工件热变形小；激励频率高，工件表面粗糙度小(≤Ra0.6μm)，可以用高速铣削代替磨削。

　　4)能加工硬质零件和薄壁零件。高速铣削可以直接加工淬硬钢，钢的硬度可以达到HRC62左右；横向切削力小，故可加工薄壁零件。

　　5)模具修正或改形可以通过CAD/CAM很快完成，不需要准备新电极或一副新模具。

　　模具高速铣削技术加工的关键技术

　　1)刀具系统；

　　刀具系统是指构成刀具的系统结构，其中主要是指刀具材料、刀具结构和刀柄。刀具材料有较高的硬度和耐磨性、良好的强度和韧性、良好的耐热性和工艺性。目前，高速铣削中使用的刀具材料主要有金刚石、立方氮化棚、陶瓷刀具、硬质合金刀具和涂层刀具等。

　　刀具结构主要是整体和镶齿两种。镶齿刀具主要采用机夹机构，高速铣削刀具由于离心力的作用，会造成夹紧机构破坏和刀片甩掉，所以刀体夹紧机构必须有较高的强度、断裂韧性和刚度，保证安全可靠。

　　刀柄系统在高速铣削时，主要解决刚性不足，重复精度不稳定、离心力的影响、刀柄不方便快速换刀等问题。

　　2)机床系统；

　　机床系统是指实现高速铣削要素的结构保障系统，主要是保证高速切削速度的高速主轴系统和获得精确进给速度的快速进给系统。

　　高速主轴系统是高速铣削的关键之一。高速主轴系统应具有足够的刚度和高的回转精度；重量轻、结构紧凑，惯性小；良好的热稳定性；振动和噪声小；良好的冷却和润滑系统。

　　3)模具CAD/CAE/CAM软件系统；

　　模型构建(CAD)、分析(CAE)和制造(CAM)过程软件系统必须能够接受从其他系统传来的数据并处理这些数据，所以必须有一致、标准化的接口。目前，模具加工最常用的接口标准是IGES(原始图形交换标准)。高速铣削的关键在于CAD/CAM用的程序编制器能够自动调节铣床刀具的最佳加工方式。

　　4)CNC控制系统。

　　安全CNC控制系统应具有快速数据处理能力和较高的功能化特征，以保证高速切削时具有良好的加工性能。高速铣削加工模具时对CNC控制系统的要求主要有以下几点：(1)优良的进给控制功能；(2)程序段循环时间短；(3)高的插补精度，为了保证高速下的插补精度，要有前馈和大数目超前程序段预处理功能，此外，还可以采用非均匀有理B样条插补、回冲加速、平滑插补、钟形加速等轮廓控制技术；(4)接口数据处理网络，为了缩短数据处理时间，CNC控制器必须能通过“以太”网直接输送程序。

　　目前，高速铣削加工技术以其高效、高精度和高表面加工质量已经在模具制造业中得到了广泛的应用。随着刀具技术、机床技术、软件技术、数控技术及其他相关技术不断发展，高速铣削加工技术将日趋完善，并在现代制造业中发挥越来越重要的作用。 ! I& V$ U p: y# M- H4 n

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