高速切削技术及其在模具工业中的应用 李聪

发表时间:2019/10/2 ? 来源:《防护工程》2019年第6期 ? 作者:李聪 唐浩腾
[导读] 随着社会经济的不断发展和社会生产力的进一步提升,机械制造业呈现了迅猛的发展趋势。
内江职业技术学院? 四川省内江市? 641000? 内江职业技术学院(17模具一班)? 四川省内江市? 641000
  摘要:高效率、高精度以及高表面质量是高速切削技术在实际应用中表现最为突出的几个特性,同时也是其融入先进制造领域的关键。现阶段很多工业加工企业均在高速切削方面投入大量人力物力财力,以期能够不断提高产品质量,从根本上降低企业生产成本。本文从高速切削加工的概念出发,分析现代模具制造应用该项技术的必然性,并研究了高速切削加工模具的关键技术。
  关键词:高速切削;模具;加工
  
  
  前言:
  随着社会经济的不断发展和社会生产力的进一步提升,机械制造业呈现了迅猛的发展趋势,同时也对模具加工的效率和精度提出了更高的要求。传统的切削技术加工出来的模具表面较为粗糙,加工的速度较慢,且不能实现薄壁加工,对模具加工企业的进一步发展形成阻碍。因此,探索高速切削技术在模具加工中的应用,具有十分重要的现实意义。
  1 高速切削技术的定义
  所谓高速切削技术,指的是切削速度比常规切削速度快出5~10倍,进给速度一般达到2m/min~25m/ min以上,在高速切削技术中,这里的高速并不是指代高速度,而是反映的一种经济指标,这也就是说高速切削技术必须通过自身的技术形式,实现较高的生产效益,所以我们在对高速切削技术进行品评时常常会提到,没有较高经济效益的高速切削技术,是没有存在价值的。
  2 现代模具制造应用高速切削技术的必然性
  2.1 现代模具制造的特点和要求
  现代工业生产中模具已经成为不可或缺的基础性工具,可以说任何形式的塑料件或者钢板件的生产与制造均需要模具。传统模具制造基本都是使用电火花加工成型的,这种方式在很多方面均存在着较大弊端:(1)电火花加工是一种完全依靠放电烧蚀而成的“微切削”工艺,但从加工效率这一点来说,就完全无法满足当前工业生产的需要;(2)电火花加工的放电烧蚀环节本来就会对工件表面造成一定损伤,甚至于可能会使得工件表面出现细微裂痕,这样就更难以保证加工质量;(3)模具表面粗糙度是评价其质量的关键指标,电火花加工在这一点上非常难以进行可靠把握。随着工业生产规模的不断扩大,现代模具市场可谓是瞬息万变。企业之间在相互竞争加工工艺的同时,生产周期也成为影响经济效益的关键因素。
  2.2 应用高速铣削技术加工模具的优越性
  高速加工技术是随着工业生产水平和规模不断发展而新兴的一个产业,其最主流的内容就是高速铣削加工。高速铣削加工技术相较于其他加工技术有以下几点优势:(1)工序简化。高速铣削加工基本不会产生后续加工过程,从这一点来看,就可以为企业节约一定的生产成本;(2)生产效率高,能够达到“一次清”加工过程。高速铣削过程中切削速度极高,相较于电火花加工能够快上数倍,进而大幅度的提高加工效率;(3)产品质量好,加工精度高。高速铣削技术可以说是目前在表面质量保证方面最优秀的,工件表面切削能够瞬间被切离,进而确保工件热变形在可控范围之内。
  3 高速切削技术在模具加工中的应用
  当前高速切削技术主要应用于汽车制造、航空航天和精密仪表等技术含量和要求比较高的制造行业中个,充分发挥其生产效率和加工精度高的热点,在模具制造等方面获得了广泛的应用,并取得了巨大的经济效益和社会价值。高速切削加工技术引进模具工业,主要应用于以下几个方面:①淬硬模具型腔的直接加工。利用高速切削可加工硬材料的特点直接加工淬硬后的模具型腔,提高了模具加工的质量和效率,可取代电火花加工。②EDM(电火花)电极加工。应用高速切削技术加工电极对提高电火花加工效率起到了很大作用。高速切削电极提高了电极的表面质量和精度,减少了后续加工工序。③快速样件制造。利用高速切削加工效率高的特点,可用于加工塑料和铝合金模型。通过CAD设计后快速生成3D大学实体模型,比快速原型制造效率高、质量好。④模具的快速修复。模具在使用过程中往往需要修复,以延长使用寿命,过去主要是靠电加工来完成,现在采用高速加工可以更快地完成该工作,而且可使用原NC程序,无须重新编制。
  下面通过两个实例来说明目前高速切削技术在模具加工中的应用。
  首先是对于汽车覆盖件成形模具的加工。这类模具如果用传统的加工技术来进行处理不仅需要较长的加工时间,而且在质量和精度上往往得不到理想的结果,而如果采用高速铣削的加工技术来进行处理就比较容易满足相关要求。在具体的操作过程中先选择球头铣刀,将主轴的转速控制在9000转/min左右,进给速度保持在5000mm/min左右,这样得到的模具成件其表面质量可以达到1μm,在后期处理时只需进行简单的油石抛光即可,避免了传统加工工艺中的手工修整环节,在手工操作耗时方面可以节省约40%的时间。另外,随着数控技术的发展和应用,高速切削操作过程的自动化程度进一步提高,模具的成品质量和生产效率也得到了长足的发展。
  其次是对于发动机连杆锻模的加工。发动机连杆锻模的加工是很多机械制造行业都会涉及到的一项工作,传统的加工做法是采用电火花来加工,经过粗加工成形、电火花加工、打磨和抛光等一系列加工环节,需要用到工序多且繁杂,而且最终的成品质量不高,在生产成本方面具有优势。采用高速铣削加工的方法来进行处理之后,只需经历粗铣和精铣两道工序即可,在时间成本上可以节约至少70%,得到的模具质量也要远远优于传统的加工方法。在实际的操作过程中,粗铣阶段的切削速度一般控制在151~160m/min左右,进给量保持在0.125~0.177m/min左右;精铣阶段的切削速度一般控制在151m/min左右,进给量保持在0.05~0.1m/min左右。具体的参数选择与实际的模具尺寸和加工环境有关。
  4 高速切削加工的注意事项
  在具体的高速切削技术的使用中,相关企业应该根据不同的模具生产要求、形状、硬度、材质等信息,进行具体的高速切削加工方案的选择,以此保证相关企业模具生产的顺利进行,在下文中笔者将结合自身工作经验,对粗加工模具制造的相关要求进行具体论述,希望能够以此对我国模具制造业的相关发展带来一定帮助。
  在相关企业进行粗加工的模具制造时,其应根据工件材质及加工要求的特点,选择具有良好刚性的刀具,圆角端铣刀是粗加工模具中较常使用的一种刀具。而在具体的刀具切削轨迹选择中,三维偏置刀具切削轨迹能够通过较为均匀的切削避免崩刃的发生。在相关进刀方式的选择中,根据粗加工模具的特点,应选择斜线进刀的方式有效控制粗加工模具的斜线长度,如果相关加工中选择的刀具为端铣刀,相关进刀的角度就应不大于5°为宜,只有这样才能避免打刀情况的出现,遵守这些要点,就能最大程度上保证粗加工模具制造的顺利进行。
  结束语:
  作为一项十分先进的制造技术,高速切削加工具有十分广阔的发展和应用空间。应该说我国在方面的研究基础还比较薄弱,为此我们一方面要积极地学习和引进国外的先进技术和理论,做好消化、吸收和创新工作;另一方面要在实际的工作中注意发现问题和解决问题,努力改进和完善加工流程和工艺,为技术创新积累宝贵的经验和资料。
  参考文献:
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  [3]苏艳红.高速切削加工技术在模具制造中的应用[J].工具技术,2008(11):65-68.
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