模具制造論文

高速切削技術(shù)和高速切削刀具在模具制造中的應(yīng)用研究

　　　　摘要　　高速切削技術(shù)是對傳統(tǒng)金屬切削加工技術(shù)革命性的變化。而高速切削刀具為高速切削提供了硬件基礎(chǔ)。隨著模具制造業(yè)的不斷發(fā)展，高速切削技術(shù)和高速切削刀具已經(jīng)在模具加工制造中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

　　　　關(guān)鍵詞　　高速切削 高速切削刀具 模具制造

　　　　高速切削(英文為High Speed Machining，簡稱HSM)雖然至今仍沒有明確的定義，但其概念的起源可以追溯到20世紀(jì)20年代末.德國切削物理學(xué)家Carl.J.Salomon博士1929年進(jìn)行的超高速切削模擬試驗(yàn)，并于1931年4月發(fā)表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削的設(shè)想。隨著裝備制造業(yè)的不斷發(fā)展，高速切削加工技術(shù)也逐步發(fā)展起來。在薄壁有色金屬，石墨材料.淬硬模具等難加工、高硬度材料中，高速切削加工技術(shù)優(yōu)勢明顯。給傳統(tǒng)的金屬切削理論帶來了一種革命性的變化。但要實(shí)現(xiàn)高速切削，好的刀具是關(guān)鍵。

　　　　一、高速切削加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用　　目前國際上高速切削加工技術(shù)主要應(yīng)用于汽車工業(yè)和模具行業(yè).尤其是在加工復(fù)雜曲面的領(lǐng)域，工件本身或刀具系統(tǒng)剛性要求較高的加工領(lǐng)域.顯示了強(qiáng)大的功能。其高效、高質(zhì)量為人們所推崇。國內(nèi)高速切削加工技術(shù)的研究與應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代，應(yīng)用于模具、航空、航天和汽車工業(yè)。但采用的高速切削CNC機(jī)床、高速切削刀具和CAD/CAM軟件等以進(jìn)口為主。隨著我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，作為制造業(yè)的重要基礎(chǔ)的模具行業(yè)迅速發(fā)展，這為高速銑削技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展提供了廣闊的空間。

　　　　高速銑削和高速車削技術(shù)因每一刀切削排屑量小，切削深度小.即ap與ae很小，又被稱為“輕切削”方式。但其切削線速度大，為傳統(tǒng)的3-5倍，進(jìn)給速度大，為傳統(tǒng)的5一10倍。其優(yōu)點(diǎn)在模具制造中可歸結(jié)為：

　　　　l、減少了加工環(huán)節(jié)，簡化加工工序。提高效率.延長模具使用壽命高速銑削加工技術(shù)加工時(shí)問短，產(chǎn)品精度高�？梢垣@得十分光滑的加工表面，避免了電極的制造和費(fèi)時(shí)的電加工(EDM)時(shí)間，大幅度減少了鉗工的打磨與拋光量。同時(shí)，模具表面因電加工(EDM)產(chǎn)生白硬層消失了，扭變絕跡了，這樣就提高了模具的壽命，減少了返修。因?yàn)殡姌O的制造工作不需要了，所以模具改型只需通過CAD/CAM，使改型加快。

　　　　2、直接加工淬硬模具鋼　　高速切削加工可完成高硬度材料和硬度高達(dá)HRC40-62淬硬鋼的加工。如采用CBN高速切削刀具，在高速、大進(jìn)給和小切削量的條件下.完成高硬度材料和淬硬鋼的加工，不僅效率高出電加工(EDM)的3-6倍。而且獲得十分高的表面質(zhì)量(Ra0.4).基本上不用鉗工拋光。

　　　　3、實(shí)現(xiàn)快速樣件加工制造　　利用高速切削加工塑料和鋁合金模型.通過CAD設(shè)計(jì)后可快速生成3D實(shí)體模型：比快速原型制造技術(shù)效率高、質(zhì)量好。與傳統(tǒng)的模具制造工藝相比高速加工縮短了模具的制造周期。另外市場上越來越需要的薄壁模具工件，高速銑削呵又快又好完成。而且在高速銑削CNC加工中心上，模具一次裝夾可完成多工步加工。

　　　　上述優(yōu)點(diǎn)在資金回轉(zhuǎn)要求快、交貨時(shí)間緊急、產(chǎn)品競爭激烈的今天是非常適宜的。所以高速銑削得到了快速而廣泛的推廣。反過來。這又促進(jìn)了高速銑削技術(shù)的發(fā)展。

　　　　二、高速切削刀具是實(shí)現(xiàn)高速加工技術(shù)的關(guān)鍵　　刀具技術(shù)是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)之一.不合適的刀具會(huì)使復(fù)雜、昂貴的機(jī)床或加工系統(tǒng)形同虛設(shè).完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工線速度主要受刀具限制。因?yàn)樵谀壳皺C(jī)床所能達(dá)到的高速范同內(nèi)，速度越高，刀具的磨損越快。因此，高速切削對刀具材料提出了更高的要求.除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外，還應(yīng)突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學(xué)性能及高的可靠性。高速切削技術(shù)的發(fā)展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現(xiàn)及發(fā)展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C、N)基金屬陶瓷、涂層刀具(CVD)和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金等刀具材料。