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模具鋼加工中高速切削加工技術的應用介紹
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2019-10-26 | 350 次瀏覽 | 分享到:
近年來,高速切削技術在歐美等發達國家得到越來越廣泛的應用。 以模具加工為例,大量高速切割機正在逐步取代電氣加工設備,對模具型腔進行高效精密加工。 目前,普通加工和電火花加工主要用于國內模具制造和加工。 技術復雜、效率低、周期長,這使得在當今市場上更換產品越來越困難。 高速切削技術因其速度快、質量高、可直接加工淬火鋼,在縮短模具制造周期、降低成本方面具有廣闊的應用前景。
  近年來,高速切削技術在歐美等發達國家得到越來越廣泛的應用。  以模具加工為例,大量高速切割機正在逐步取代電氣加工設備,對模具型腔進行高效精密加工。  目前,普通加工和電火花加工主要用于國內模具制造和加工。  技術復雜、效率低、周期長,這使得在當今市場上更換產品越來越困難。  高速切削技術因其速度快、質量高、可直接加工淬火鋼,在縮短模具制造周期、降低成本方面具有廣闊的應用前景。  
模具鋼  
  高速切削技術可以追溯到20世紀30年代德國的卡爾斯·阿洛蒙博士提出的高速切削理論。  與傳統切削相比,高速切削具有更高的切削速度和加工效率。加工表面質量高,硬度為50-60 HRC的硬化材料可直接加工實現“切削代替磨削”  與傳統模具加工中的電火花加工相比,高速切削省去了電極設計和加工過程,顯著提高了加工精度,大大減少甚至取消了鉗工的拋光量和磨削量,大大提高了加工效率。  統計數據顯示,對于具有普通復雜性的模具,高速切削可將加工周期減少至少40%或更多。  即使對于一些形狀特別復雜的模腔表面(例如,具有深凹槽和窄狹縫),仍然需要電火花加工,并且高速銑削也有助于獲得更高質量的電火花加工石墨電極。  
  
  高速切削模具表面粗糙度的研究
  
  表面粗糙度是模具表面質量的一個非常重要的指標。高速切削對表面粗糙度的影響可以通過實驗來完成。實驗條件為:切削材料為模具鋼3Cr2Mo,切削材料為SG4陶瓷,刀具直徑為100毫米,主偏轉角為75°,軸向前角和徑向前角均為0°,采用單刃。  實驗觀察了切削速度、進給速度、軸向和徑向切削深度對表面粗糙度的影響。  
  
  的實驗結果表明,粗糙度隨著切削速度的增加而減小。  當速度達到1000毫米/分鐘時,表面粗糙度達到最小值,磨削效果完全達到。  在高速切削過程中,由于切削速度的提高,刀具與工件的接觸擠壓時間縮短,工件的塑性變形減小。  高切削速度也不利于碎屑塊的形成,因此可以獲得更好的表面質量。  另一方面,主軸的高轉速也使機床在切削過程中的激勵頻率高于加工系統的固有頻率,從而降低共振的可能性,有利于提高加工精度和表面質量。  實驗中切削速度超過1000毫米/分鐘后,Ra再次呈現上升趨勢,主要是由于刀具磨削。  
  
  相對于切削速度,高速切削時進給速度、軸向切削深度和徑向切削深度的增加會使表面粗糙度變大。  因此,從實驗中可以得出結論,為實際高速切削選擇切削參數時,應選擇較高的切削速度,較小的進給速度和切削深度更有利于改善表面粗糙度。  
  
  模具高速切削工藝
  
  2.1切削方法在確定模具加工工藝時,應考慮高速切削的要求,并盡可能選擇正向銑削。在正向銑削過程中,刀具剛切入工件時產生的切屑厚度最大,然后逐漸減小。  反向銑削正好相反,因此反向銑削時刀具與工件之間的摩擦較大,刀片產生的熱量大于正向銑削時,徑向力也大大增加,從而降低了刀具的使用壽命  
  
  2.2進給方法加工模具時避免直接垂直向下進給方法  斜進給或螺旋進給更適合模具型腔的高速加工。  斜線進給法是將切削軸向深度逐漸增加到設定的切削軸向深度,銑削力逐漸增加,對刀具和主軸的影響小,可以明顯減少下刀具崩刃現象  螺旋進料從工件頂部開始,向下切割工件。  由于采用連續加工方法,加工精度容易保證,加工速度較高,不會突然改變速度。  
  
  2.3對刀具進給模式下高速切削刀具軌跡的設置提出了更高的要求。在高速切削中,由于切削速度和進給速度都很快,如果刀具進給方式不合理,切削載荷很容易在切削過程中突然變化,從而給加工帶來沖擊,損害加工質量,損壞刀具甚至設備,這比正常切削嚴重得多。  因此,在高速切削中,應根據不同的加工對象和形狀選擇相應的進給路徑,不能盲目追求高速高效。  
  
  在模具型腔的加工過程中,刀具的大部分運動軌跡不是簡單的直線而是曲線運動,因此應特別注意高速運動引起的慣性效應。  當切割方向改變時,改變是漸進的,而不是突然的。  例如,在切削型腔的拐角時,應盡可能采用圓弧過渡,以使轉向平穩。同時,如果能適當降低加料速度,效果會更好。  這種布置可以減少對系統的影響,并避免過度切割對刀具或工件造成損壞。  在傳統的腔體拐角加工方法中,一般采用直切,當接近拐角時,移動速度減慢,同時完成換向  在此期間,刀具的運動是不連續的,在間歇過程中會產生大量的摩擦和熱量。轉角設定為圓弧過渡后,數控機床的圓弧插補運動是一個連續的過程,刀具不會發生間歇運動,從而減少了刀具與工件的接觸長度和時間,避免了過熱對模具表面質量的影響。  
  
  高速切削時,刀具軌跡應保持穩定,以避免急劇的速度變化。  因為突然加速或減速會導致切削厚度的瞬時變化,這將導致切削力的變化,使加工不穩定,從而降低工件的加工質量  許多現代計算機輔助制造軟件提供了優化切削速度的功能。因此,應根據需要選擇合適的切削速度和加減速策略,以減少速度變化對加工的影響。  
  
  模具型腔加工中的高速切削可以大大提高模具制造的加工效率,對國內模具行業具有良好的推廣前景  在高速切削的實際應用中,它不同于傳統加工。只有根據模具的具體要求和高速切削的特點,選擇合理的切削參數,結合適當的加工工藝,才能充分發揮高速切削的優勢。   
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