高速切削在模具制造中的前景

    編者按：在美國(guó)、德國(guó)和日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，其模具工業(yè)近年來(lái)正在進(jìn)行一場(chǎng)大規(guī)模的技術(shù)革命，這就是逐步用高速切削機(jī)床替代電加工設(shè)備，對(duì)模具型腔進(jìn)行高效精密加工。這些機(jī)床主要包括各種高速數(shù)控銑床、加工中心等。

    高速加工機(jī)床特點(diǎn)

    1.大承重和高剛性

    這是由于模具正在向大型化方向發(fā)展，加工設(shè)備必須具有足夠大的臺(tái)面尺寸和工作行程與之適應(yīng)。現(xiàn)在，幾噸到幾十噸的模具非常普遍，要求機(jī)床工作臺(tái)面能承受大重量。模具材料的強(qiáng)度和硬度都很高，加上常常采用伸長(zhǎng)量較大的小直徑端銑刀加工模具型腔，因此加工過(guò)程容易發(fā)生顫振。為了確保零件的加工精度和表面質(zhì)量，用于模具制造的高速機(jī)床必須有很高的動(dòng)、靜剛度，以提高機(jī)床的定位精度、跟蹤精度和抗振能力。

    2.高轉(zhuǎn)速和大功率

    高速加工是發(fā)展方向，高速銑削在模具加工中已顯示了極大的優(yōu)越性。為了適應(yīng)模具型腔曲面的加工，刀具的半徑應(yīng)小于型腔曲面最小圓周半徑，以免加工過(guò)程中刀具與工件發(fā)生“干涉”。由于刀具直徑小，因此要求主軸轉(zhuǎn)速非常高，國(guó)外高速加工機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)到40000~100000r/min，快速進(jìn)給速度可達(dá)30000~60000min。型腔和模具零件其他部件粗、精加工常常在工件一次裝夾中完成，故主軸功率要大，中等尺寸模具銑床和加工中心的主軸功率常為10~40kW，有的甚至更高。

    3.多軸聯(lián)動(dòng)及良好的深孔腔綜合切削能力

    模具型腔多為復(fù)雜的空間6曲面及溝槽所構(gòu)成，且許多模具具有深孔腔。為了達(dá)到對(duì)3D曲面的高精度、高速度和高穩(wěn)定性加工，機(jī)床需要多軸聯(lián)動(dòng)，且具有良好的深孔腔綜合切削能力。可以采用五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，除了三個(gè)坐標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)外，還有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。銑頭或工作臺(tái)可以多軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行連續(xù)回轉(zhuǎn)進(jìn)給，從而適用于加工具有復(fù)雜型腔曲面的模具零件。

    高速切削技術(shù)在模具制造中的優(yōu)勢(shì)

    1.加工效率高

    采用高速切削，不僅機(jī)床轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給快，而且粗精加工可以一次完成，極大地提高了生產(chǎn)效率，再結(jié)合數(shù)控技術(shù)，模具的制造周期可縮短約40%。

    2.自動(dòng)化程度高

    高速切削加工模具既不需要做電極，也不需要后續(xù)研磨與拋光，還容易實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)化，提高了模具的開(kāi)發(fā)速度。

    3.表面質(zhì)量高

    用高速切削技術(shù)可加工淬硬鋼，而且可得到很高的表面質(zhì)量，表面粗糙度低于Ra0.6μm，取得以銑代磨的加工效果，不僅節(jié)省了大量的時(shí)間，還提高了加工表面質(zhì)量。

    4.復(fù)合加工前景廣闊

    雖然加工中心已能將許多機(jī)加工工序復(fù)合在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，但這仍不能完全適應(yīng)模具加工，將機(jī)械加工與電、化學(xué)、超聲波等不同原理加工方法進(jìn)行復(fù)合，兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點(diǎn)的復(fù)合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。