隨著計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動化技術(shù)及刀具材料技術(shù)的不斷發(fā)展,高速切削加工技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。高速切削加工技術(shù)包括高速車削、高速銑削、高速磨削及高速鉆削等,其中高速銑削加工技術(shù)應(yīng)用*為廣泛,其應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、汽車、模具等制造業(yè)。
傳統(tǒng)電火花加工模具存在的問題
1）電火花加工是一種靠放電燒蝕的“微切削”加工工藝,過程緩慢,生產(chǎn)效率低。
2）在放電燒蝕過程中,工件表面的機械性能有一定的損傷,會產(chǎn)生微細裂紋。
3）電火花加工后表面粗糙度不能滿足模具型腔的要求,產(chǎn)品質(zhì)量難以保證,生產(chǎn)周期長。
應(yīng)用高速銑削技術(shù)加工模具的優(yōu)越性
模具的生產(chǎn)周期與模具企業(yè)經(jīng)濟效益密切相關(guān)。模具生產(chǎn)中不只是追求精度及表面粗糙度,生產(chǎn)周期顯得尤為重要。高速銑削以其高效率、高精度和高表面質(zhì)量已經(jīng)成為現(xiàn)代模具加工技術(shù)的重要選擇。應(yīng)用高速銑削加工模具的優(yōu)越性主要有以下幾點：
1）工序減少。一般不需要后續(xù)加工,成本低,減少了這些工序的相關(guān)費用。
2）生產(chǎn)效率明顯提高。由于切削速度極高,型腔加工過程比電火花加工快幾倍,節(jié)約時間50%以上。在工件的一次裝夾可完成型腔的粗、精加工和模具其它部位的加工,又容易實現(xiàn)加工過程的自動化。
3）產(chǎn)品質(zhì)量好,加工精度高,表面質(zhì)量易于保證。切屑瞬間被切離,工件表面殘余應(yīng)力小；95%切削熱被切屑帶走,工件熱變形??；激勵頻率高,工件表面粗糙度?。ā躌a0.6μm）,可以用高速銑削代替磨削。
4）能加工硬質(zhì)零件和薄壁零件。高速銑削可以直接加工淬硬鋼,鋼的硬度可以達到HRC62左右；橫向切削力小,故可加工薄壁零件。
5）模具修正或改形可以通過CAD/CAM很快完成,不需要準備新電極或一副新模具。
模具高速銑削技術(shù)加工的關(guān)鍵技術(shù)
1）刀具系統(tǒng)；
刀具系統(tǒng)是指構(gòu)成刀具的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),其中主要是指刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)和刀柄。刀具材料有較高的硬度和耐磨性、良好的強度和韌性、良好的耐熱性和工藝性。目前,高速銑削中使用的刀具材料主要有金剛石、立方氮化棚、陶瓷刀具、硬質(zhì)合金刀具和涂層刀具等。
刀具結(jié)構(gòu)主要是整體和鑲齒兩種。鑲齒刀具主要采用機夾機構(gòu),高速銑削刀具由于離心力的作用,會造成夾緊機構(gòu)破壞和刀片甩掉,所以刀體夾緊機構(gòu)必須有較高的強度、斷裂韌性和剛度,保證**可靠。
刀柄系統(tǒng)在高速銑削時,主要解決剛性不足,重復精度不穩(wěn)定、離心力的影響、刀柄不方便快速換刀等問題。
2）機床系統(tǒng)；
機床系統(tǒng)是指實現(xiàn)高速銑削要素的結(jié)構(gòu)保障系統(tǒng),主要是保證高速切削速度的高速主軸系統(tǒng)和獲得**進給速度的快速進給系統(tǒng)。
高速主軸系統(tǒng)是高速銑削的關(guān)鍵之一。高速主軸系統(tǒng)應(yīng)具有足夠的剛度和高的回轉(zhuǎn)精度；重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊,慣性??；良好的熱穩(wěn)定性；振動和噪聲??；良好的冷卻和潤滑系統(tǒng)。
3）模具CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)；
模型構(gòu)建（CAD）、分析（CAE）和制造（CAM）過程軟件系統(tǒng)必須能夠接受從其他系統(tǒng)傳來的數(shù)據(jù)并處理這些數(shù)據(jù),所以必須有一致、標準化的接口。目前,模具加工*常用的接口標準是IGES（原始圖形交換標準）。高速銑削的關(guān)鍵在于CAD/CAM用的程序編制器能夠自動調(diào)節(jié)銑床刀具的*佳加工方式。
4）CNC控制系統(tǒng)。
**CNC控制系統(tǒng)應(yīng)具有快速數(shù)據(jù)處理能力和較高的功能化特征,以保證高速切削時具有良好的加工性能。高速銑削加工模具時對CNC控制系統(tǒng)的要求主要有以下幾點：（1）優(yōu)良的進給控制功能；（2）程序段循環(huán)時間短；（3）高的插補精度,為了保證高速下的插補精度,要有前饋和大數(shù)目超前程序段預處理功能,此外,還可以采用非均勻有理B樣條插補、回沖加速、平滑插補、鐘形加速等輪廓控制技術(shù)；（4）接口數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò),為了縮短數(shù)據(jù)處理時間,CNC控制器必須能通過“以太”網(wǎng)直接輸送程序。
目前,高速銑削加工技術(shù)以其高效、高精度和高表面加工質(zhì)量已經(jīng)在模具制造業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著刀具技術(shù)、機床技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展,高速銑削加工技術(shù)將日趨完善,并在現(xiàn)代制造業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。