高速加工技术在模具制造中的应用

时间：2008年02月28日浏览：322次收藏分享：

摘要：阐述了在模具加工中实现高速加工所必需的一些关键技术，及高速加工技术在模具制造中的意义，并通过与常规的加工方式EDM的对比，描述了高速加工的优越性和局限性。同时以加工实例说明高速切削是现代模具加工的发展方向之一。

近年来，高速加工(High Speed Cuting)技术的发展迅速，为提高模具制造水平、产品质量提供了新的发展方向。

<DIV style="FONT-SIZE: 8pt">V.切削速度 F.进给速度 D.刀具直径 Ad.切深 Rd.切宽</DIV>图1

图2 高速切削方式

图3 传统切削方式

图4 手机型腔

1 高速加工参数

在利用高速加工技术过程中，典型的高速切削加工参数有切削速度(指刀具切削处的切削线速度)、进给速度、主轴转速、刀具直径、切削深度、切削量等(图1)。一般而言，切削速度依据被加工模具材料和使用的刀具材料不同而变化，由经验准则可查出不同材料的刀具在切削钢材时的切削速度的范围。根据主轴转速与刀具的直径和切削速度关系式N=V×1000/(p×D)(r/min)计算出需要的主轴转速：进给量与刀具的主轴转速有关，它们的关系表达式为F(进给量)=单刃进给量×刀具刃数×主轴转速(mm/min)。通常，单刃进给量为0.1～0.25mm：每分钟的切削量=F×A d×Rd(mm³/min)。

2 高速切削加工与常规加工的比较

高速切削加工与常规的数控加工方法主要区别在于进给速度、加工速度和切削深度这三个工艺参数值不同。高速切削加工采用高进给速度和小切削深度(图2)，而数控加工则采用低进给速度和大切削深度(图3)。另外，高速切削加工对机床主轴、切削刀具、计算机数控系统、伺服进给系统和数控编程方法的要求与常规的加工方式不同。过去模具的型腔加工是电火花(EDM)一统天下。但近年来，除了窄缝，深槽以及很细的纹理，非用电火花加工的以外，一般形状不太复杂的型腔及三维轮廓已能在高刚度的铣床和加工中心上用涂层铣刀进行高速加工，其加工效率比EDM高。而实际上，高速铣削更适合于加工形状不是很复杂的浅型腔模具，而对于深型腔和具有内清角的型腔模具，表面有花纹或图案的模具加工起来也存在一定的困难。事实上高速铣削和电火花在型腔模具的制造中是相辅相成的，在型腔模制造过程中，采用什么样的加工方式主要取决于型腔的几何形状、材料的硬度和所要求的工艺参数。

高速切削加工及其精密性生产实践表明，与传统切削加工相比，用高速加工容易生产和剪断切屑，当切屑厚度减小时，切屑温度上升，切屑更为碎小。而当应力和切屑都减小时，刀具负载变小，同时，由于产生的摩擦热减少，大量的切削热量被高速离去的切屑带走，故模具和刀具的热变形很小，模具表面没有变质及微裂纹，因而大大改善工件的加工质量，并且有效地提高其加工精度。同常规的加工相比，高速切削加工具有加工循环时间短、所需的刀具数少、切削应力小、产生切屑量大、加工精度高等特点。一般来说高速加工精度可达10µm以下，表面粗糙度Ra1µm以下。能有效地减少电加工和抛光工作量。
刀具寿命在高性能计算机数控系统的控制下，高速加工工艺能保证刀具在不同速度下工作的负载恒定。再加上刀具每刃的切削量极小，有利于延长刀具使用寿命。
淬硬模具的加工高速加工可以在高速度、大进给的方式下完成淬硬钢的精加工，且可达到很高的模具表面质量(Ra0.4µ

技术

高速加工技术在模具制造中的应用

1 高速加工参数

2 高速切削加工与常规加工的比较

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