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模具加工论文数控机床加工论文 摘要:高速切削技术已经成为现代模具制造业发展的方向,对模具的加工工艺带来了重大的改变,并探讨了适合模具加工的高速切削加工工艺及优化 关键词:高速切削 模具 表面粗糙度 加工工艺 0 引言 近年来,在欧美等发达国家,高速切削加工技术得到了越来越广泛的应用,大量的高速切削机床正在逐步取代电加工设备,对模具型腔进行高效的精密加工,在国内的模具制造加工,主要还是以普通机加工和电火花加工为主,在当今市场上产品更新换代日益加快的趋势下显得愈来愈力不从心,在缩短模具制造周期并降低成本方面有着很光明的应用前景 高速切削技术可以追溯到20世纪30年代德国Carl Salomon博士提出的高速切削理论,高速切削具有更高的切削速度和加工效率;并且加工后的表面质量高,可直接加工硬度达50-60HRC的淬硬材料以实现“以切代磨”,高速切削节省了电极设计加工的过程,加工精度显著提高,大幅度减少甚至取消了钳工的抛光量与打磨配研量,加工效率得到大幅度的提高:对于复杂程度一般的模具,高速切削至少可减少40%的加工周期甚至更多(例如带有深槽)的模具型腔面,仍需要采用电火花加工,高速铣削也可帮助获得更高质量的电加工石墨电极 1 高速切削中模具表面粗糙度的研究 表面粗糙度是模具表面质量中一个很重要的指标,高速切削对表面粗糙度的影响可以通过实验来完成,实验条件:切削材料为模具钢3Cr2Mo,刀具材料为SG4陶瓷,刀具直径100mm,主偏角75°,轴向前角和径向前角都为0°,单刃 实验结果图2-图5,从图中可以看出:随着切削速度的提高,粗糙度呈减小趋势1000mm/min时,表面粗糙度达到最小值,完全达到磨削的效果,由于切削速度的增加使得刀具与工件的接触挤压时间缩短,工件的塑性变形减少,因此能获得较好的表面质量率,减少了发生共振的可能性,有利于提高加工精度和表面质量1000mm/min后,Ra又出现上升趋势,主要是由于刀具磨削引起的 相对于切削速度,高速切削中进给速度,实际高速切削选择切削用量时,应选择较高的切削速度,较小的进给速度和切深更有利于提高表面粗糙度 2 模具高速切削加工工艺 2.1 切削方式 在确定模具加工工艺时要考虑适应高速切削的要求,尽量选用顺铣加工,在顺铣时,刀具刚切入工件产生的切屑厚度为最大,随后逐渐减小,所以逆铣中刀具与工件的摩擦更大,在刀刃上产生的热量要比在顺铣时来的多,径向力也大为增加,从而降低了刀具的寿命 2.2 进刀方式 加工模具时要避免直接垂直向下的进刀方式,铣削力是逐渐加大的,对刀具和主轴的冲击较小,可明显减少下刀崩刃的现象,螺旋向下切入工件,可以比较容易的保证加工精度,而且没有速度突变,可以用较高的速度进行加工 2.3 走刀方式 高速切削中对刀具的走刀轨迹的设置提出了更高的要求,在高速切削中由于切削速度和进给速度都很快,如果走刀方式不合理,在切削过程中就极容易引起切削负荷的突变,从而给加工带来冲击,破坏加工质量,损伤刀具甚至设备,这种损害要比在普通切削时严重的多,高速切削中应根据不同的加工对象以及形状而选择相应的走刀路径,不能一味追求高速高效 在模具型腔的加工中,刀具的运动轨迹大部分不是简单的直线而是曲线运动,这时高速运动带来的惯性影响特别要注意切削方向发生改变时,使得变化是逐渐而不是突发的,尽量采用圆弧过渡,使转向变得平稳,同时如果能让你给配合适当降低进给速度,效果更好,避免过切造成刀具或工件的损坏,一般是采用直线切削,接近到拐角处时,运动速度减慢,同时完成进给换向,间歇的过程中会产生大量摩擦和热量;把拐角设置成圆弧过渡后,数控机床的圆弧插补运动是连续过程,就不会产生刀具的间歇运动,从而减少了刀具与工件接触长度和时间,避免因过热影响到模具的表面质量 高速切削中还要保持刀具轨迹的平稳,避免急剧的速度变化,从而导致切削力变化,使加工变得不平稳,由此使工件加工质量下降CAM软件都提供了优化切削速度的功能,因此要根据需要选择适合的切削速度以及加减速的策略,以降低速度变化对加工的影响 3 结束语 采用高速切削于模具型腔加工,可以大大提高模具制造的加工效率,对于国内的模具行业有很好的推广前景,不同于传统加工,要根据模具的具体要求和高速切削的特点,选择合理切削参数,结合合适的加工工艺,才能充分发挥出高速切削加工的优势 参考文献: [1]王宗才,何文平,孟奎.淬硬钢高速切削加工技术研究[J].机械设计与制造,2008,(7). [2]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). [3]艾兴.高速切削加工技术.科学技术出版社,2003年. [4]张忠科.高速硬