新型銑削方法有助提高模具加工效率

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:3496

作為現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝——模具的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)周期、產(chǎn)品精度和使用壽命,也日益成為企業(yè)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期是否具有優(yōu)勢(shì)的決定因素。所以中國(guó)的模具制造業(yè)迎來(lái)的是良好的發(fā)展機(jī)遇,同時(shí)也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

    現(xiàn)代模具制造水平的高低、周期的長(zhǎng)短取決于多方面技術(shù)的支持,主要包括模具的工藝設(shè)計(jì)、直接影響模具設(shè)計(jì)和制造水準(zhǔn)的軟件、模具制造的設(shè)備、加工模具的切削刀具、模具的最后精修工藝、備件配件的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化、直至模具設(shè)計(jì)制造工程技術(shù)人員的技能水平等諸多方面。本文關(guān)注的是模具的加工效率,將從刀具選用和切削工藝選擇方面做一些探討。

高速銑削方法

圖1 高速銑削方法

    加工特征:采用小的徑向切削深度(嚙合量)ae(降低切削熱產(chǎn)生);采用小的平均斷屑厚度切削hm(降低切削熱產(chǎn)生);采用小的軸向切削深度(余量)ap(降低切削熱產(chǎn)生);采用更耐磨的硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)等級(jí)(因?yàn)榧t硬性好的硬質(zhì)合金刀片材質(zhì)等級(jí)在高的線速度下以及工件硬度高但線速度相同時(shí),具有更好的刀具壽命);盡量采用比較鋒利的切削刃和槽型設(shè)計(jì);采用加冷卻液的加工方法使其及時(shí)帶走因高速切削而產(chǎn)生的大量切削熱。(可能因此影響刀具壽命,但是綜合經(jīng)濟(jì)性反而提高)。

    用此方法帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是:大大減少后續(xù)拋光所需時(shí)間,減少(甚至取消)電火花加工所需時(shí)間,縮短3D造型所需時(shí)間,節(jié)省加工輔助材料的無(wú)畏消耗,良好的質(zhì)量和表面粗糙度Ra,避免或延緩變形,生產(chǎn)效率高,切削熱量產(chǎn)生低,從而減少對(duì)工件質(zhì)量的影響。

    用此方法需要注意的事項(xiàng):對(duì)編程要求提高,不過(guò)隨著軟件的發(fā)展會(huì)愈來(lái)愈沒(méi)問(wèn)題;對(duì)操作人員素質(zhì)要求提高;由于工藝新穎,需要時(shí)間學(xué)習(xí)、優(yōu)化;必須確保萬(wàn)無(wú)一失(新的軟件仿真、模擬技術(shù)提供強(qiáng)大支援);適用于計(jì)劃性良好和有足夠利潤(rùn)的中高端產(chǎn)品; 要求系統(tǒng)的同軸度好,刀具徑向跳動(dòng)量小。

    大量的試驗(yàn)結(jié)果表明:刀具每增加約10 μm的徑向跳動(dòng)量,其使用壽命就會(huì)出現(xiàn)20%~50%的下降。適用于高速銑削的刀具夾持產(chǎn)品有熱脹式刀柄、D型精密夾頭刀柄和液壓刀柄。

    熱脹式刀柄的最高轉(zhuǎn)速為45000 r/min。D型精密彈簧夾頭刀柄的最高轉(zhuǎn)速為100 000r/min。HSK-A63型液壓刀柄的轉(zhuǎn)速上限為40 000 r/min,3倍刀具直徑處的徑向跳動(dòng)量為3μm。

圖2 擺線銑削方法

“剝皮”銑削方法

    加工特征:采用較小的徑向切削深度(嚙合量),較大或大的軸向切削深度,高切削線速度,螺旋切削刃設(shè)計(jì)要求,不僅起到粗加工的效果,還可以省卻半精加工過(guò)程。“擺線”銑削方法是與“剝皮”銑削方法類(lèi)似的一種加工方法。它通過(guò)降低切削徑向深度(嚙合量)arc,減少切削熱的產(chǎn)生和積聚。采用小的切削徑向深度(嚙合量),采用實(shí)際較大的銑削擺動(dòng)直徑。由于刀具切削過(guò)程中切削熱有效分散,刃口得到充分冷卻所以允許采用比常規(guī)方法更大的軸向切削深度或更高切削線速度。

高進(jìn)給銑削方法

圖3 高進(jìn)給銑刀與圓刀片銑刀相比較

    其加工特征為:采用較小的軸向切削深度,采用非常高的每齒進(jìn)給量,采用較高的切削線速度。不僅起到粗加工的效果,還可以省卻半精加工過(guò)程。在預(yù)硬模具鋼或難加工模具鋼零件加工中,如果采用山高的F15M刀片材質(zhì)等級(jí)結(jié)合這種高進(jìn)給銑削工藝,加工效果會(huì)特別好。

1.采用高進(jìn)給銑削的優(yōu)點(diǎn)

(1)盡管采用較小的軸向切削深度,似乎加工效率還不如用傳統(tǒng)圓刀片,但實(shí)際上由于采用了比傳統(tǒng)大得多的每齒進(jìn)給量(尤其是當(dāng)加工大懸伸深模腔時(shí)傳統(tǒng)圓刀片銑刀軸向切深往往也不大),所以實(shí)際金屬切除率明顯提高。

(2)切削力方向以軸向力為主,有利刀具切削剛性提高,尤其當(dāng)加工大懸伸深模腔時(shí),表現(xiàn)優(yōu)于傳統(tǒng)圓刀片銑刀。

    目前模具粗開(kāi)型腔普遍使用的是圓刀片銑刀(俗稱(chēng)牛鼻刀),圓刀片銑刀刀片的直徑基本采用的是10mm或12mm的,為了確保粗加工后的粗糙度不至于很差,走刀量一般不大于0.3mm/齒,而山高刀具采用標(biāo)準(zhǔn)凸三角弧形刀片設(shè)計(jì)的高進(jìn)給銑刀系列(R220/217.21)進(jìn)給量可達(dá)0.5~1.5mm/齒。盡管軸向切深一般只控制在0.6mm以下,但就以加工鋼件模具為例,實(shí)際金屬切除率可高達(dá)700cm3/min,加工時(shí)間比常規(guī)圓刀片銑刀節(jié)省2/3。不僅如此,由于這種銑刀比圓刀片銑刀有更低的徑向切削分力,所以即使刀桿比較長(zhǎng)也不至于產(chǎn)生明顯的切削振動(dòng),刀片使用壽命得到提高。

2.加工案例

工件名稱(chēng):扳手手柄模具型腔,預(yù)硬模具鋼HRC56,山高第7組材料

刀桿型號(hào):MM10-10045.0-007(Ф 10 mm)

刀片型號(hào):MM10-10.50-HF-MD08, F15M

切削參數(shù): Vc = 200 m/min

N = 6350 r/min

fz = 0.50 mm/齒

Vf = 6350 mm/min

ap = 0.5 mm

ae = 75%

插銑銑削方法

圖4 插銑銑削方法

    其加工特征如下:這種方法主要適用于大長(zhǎng)徑比的加工或機(jī)床剛性差的工況;采用常規(guī)的切削線速度;不同工件材料均適用的一種加工選擇;常用作深腔模具及復(fù)雜模具的粗加工,金屬去除率很高,表現(xiàn)出難以匹敵的高效率。

    隨著機(jī)床Z軸進(jìn)給功能的日趨普及和完善,插銑方法和插銑刀應(yīng)用越來(lái)越多,尤其在模具加工中經(jīng)常遇有深型腔和深凸模等刀具不得不采用大長(zhǎng)徑比的工況。對(duì)于這樣的加工,如采用傳統(tǒng)的圓刀片銑刀進(jìn)行等高線銑削或仿形銑削,為避免切削振動(dòng)只能采用較小的切削深度、小進(jìn)給量、有效切削刃數(shù)量少的低效率加工方法;而改用插銑的方法,由于切削力基本上完全沿主軸方向,所以刀具剛性極佳,切削效率比傳統(tǒng)方法至少提高2~3倍,刀片使用壽命也明顯改善。

    以上介紹了應(yīng)用于模具銑削加工的現(xiàn)代銑削方法,但需要在實(shí)際應(yīng)用中結(jié)合模具自身的特點(diǎn)組合應(yīng)用,有利于提高加工效率,為降低加工成本打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)模具制造的各個(gè)方面都取得長(zhǎng)足的進(jìn)步后,我國(guó)將變成模具制造的強(qiáng)國(guó)。

更多相關(guān)信息