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高速切削模具工艺介绍及加工优势

发表时间:2014-11-29

  以目前国内模具生产的情?况来看,高速切削模具工艺技术已经在很大程度上制约了高速加工模具的应用。一方面是由于高速加工应用的时间比较短,还没有形成比 较成熟的、系统化的工艺体系和标准;另一方面是高速切削工艺试验成本高,需要投入较大的资金和较长的时间。

  高速切削模具工艺介绍

  (1)针对不同材料的高速切削模具工艺试验?在参考国外高速铣削加工零件的工艺参数时发现,国外公司生产的刀具是依据进口材料标准来做试验,用其推荐的 参数在高速加工国产材料模具时,效果差别比较明显。因此,使用国外刀具,除了需要参考厂家提供的参数外,实际的工艺试验也是必要的。?国内刀具厂家很少推 荐高速铣削的技术参数,因此选用国产刀具更有必要做试验,以取得比较满意的工艺参数。最好选用固定生产厂家的刀具,通过试验,形成加工技术标准,并在此基 础上优化出一套适合本企业的加工工艺参数,并纳入企业标准。

  (2)高速切削的加工刀具路径及编程高速切削模具工艺技术中刀具路径、进刀方式和进给量是主要内容。高速切削模具工艺技术中的许多刀具路径处理方法是为 了减少刀具磨损、延长刀具使用寿命,因此刀具在高速切削进给中的轨迹比普通加工复杂得多。高速加工模具工艺处理应该遵循以下原则:?①采用小直径刀具精加 工时,切削速度随着材料硬度的增加而降低。

  ②保持相对平稳的进给量和进给速度,切削载荷连续,减少突变,缓进缓退。避免直接垂直向下进刀而导致崩刃:斜线轨迹进刀的铣削力逐渐加大,对刀具和主轴的冲击小,可明显减少崩刃;螺旋式轨迹进刀切入,更适合型腔模具的高速加工。

  ③小进给量、小刀纹切削。通常进给量小于铣刀直径10%,进给宽度小于铣刀直径40%

  ④保留均匀精加工余量。

  ⑤保持单刃切削。根据上述规则,通常使用的进给路径方式有以下几种:

  ①尽量避免直拐角的铣削运动;拐角处用螺旋线进给切削,保持切削载荷的平稳。

  ②尽量避免工件外的进刀与退刀运动,直接从轮廓进入下一个深度。而是采用斜向逐渐进给切入或螺旋线切入。

  ③恒定每刃进给,以螺旋线或摆线路径进给加工平面,并且保持单刃切削。孔加工时采用铣削高速进给完成,不仅可提高表面质量,而且可延长刀具寿命。

  ④轮廓加工时保持在水平面上(等高线),每层进刀深度相同。在进入下一个深度时,逐渐进给切入。

  ⑤加工槽等较小尺寸形状时,选用直径小于形状尺寸的刀具,以螺旋线或摆线路径进给,保持单刃切削。这些高速切削模具中使用的刀具路径处理策略需要编程实 现,过于复杂的路径手工编程难度和工作量都很大,在一定程度上影响了高速切削模具技术的应用,因此最好能够通过自动编程软件实现。高速切削精加工对CAM 的编程提出要求,自动编程软件需要适应生产适时推出。

  高速切削相对传统加工优势

  (一)生产效率有效提高。

  高速切削加工允许使用较大的进给率,比常规切削加工提高5~10倍,单位时间材料切除率可提高3~6倍。当加工需要大量切除金属的零件时,可使加工时间大大减少。

  (二)至少降低30%的切削力。

  由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度,因此切削力较小,与常规切削相比,切削力至少可降低30%,这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形,使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能。

  (三)加工质量得到提高。

  因为高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率,不会造成工艺系统的受迫振动,保证了较好的加工状态。由于切削深度、切削宽度和切削力都很小,使得刀具、工件变形小,保持了尺寸的精确性,也使得切削破坏层变薄,残余应力小,实现了高精度、低粗糙度加工。

  从动力学角度分析频率的形成可知,切削力的降低将减小由于切削力产生的振动(即强迫振动)的振幅;转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的固有频率,避免共振的发生;因此高速切削可大大降低加工表面粗糙度,提高加工质量。

  (四)降低加工能耗,节省制造资源。

  由于单位功率的金属切除率高、能耗低以及工件的在制时间短,从而提高了能源和设备的利用率,降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例,符合可持续发展的要求。

  (五)简化了加工工艺流程。

  常规切削加工不能加工淬火后的材料,淬火变形必须进行人工修整或通过放电加工解决。高速切削则可以直接加工淬火后的材料,在很多情况下可完全省去放电加工工序,消除了放电加工所带来的表面硬化问题,减少或免除了人工光整加工。