鋁合金壓鑄廠必知的模具高速切削技術(shù)

模具作為重要的工藝裝備，在消費(fèi)品、電器電子、汽車、飛機(jī)制造等工業(yè)行業(yè)中占有舉足輕重的地位。提高模具生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量是發(fā)展我國(guó)模具制造業(yè)的重要因素。由于采用模具高速切削技術(shù)可以明顯提高模具生產(chǎn)效率和模具精度及使用壽命，因此正逐漸取代電火花精加工模具，并已被國(guó)外的鋁合金壓鑄廠普遍采用，成為模具制造的大趨勢(shì)，并鑄件被國(guó)內(nèi)的鋁合金壓鑄廠所接受。

高速切削應(yīng)用于模具加工的優(yōu)勢(shì)

模具加工的特點(diǎn)是單件小批量、幾何形狀復(fù)雜，因此加工周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低。在傳統(tǒng)的模具加工工藝中，精加工淬硬模具通常采用電火花加工和人工修光工藝，后期加工花費(fèi)了大量時(shí)間。縮短加工時(shí)間和降低生產(chǎn)成本是鋁合金壓鑄廠發(fā)展模具加工技術(shù)的主要目標(biāo)。近年來，模具加工工藝方面有了許多新技術(shù)，如高速切削、CAD/CAE設(shè)計(jì)仿真、快速原型制模、電火花銑削成型加工和復(fù)合加工等，其中最引人注目、效果最好的是高速切削加工。

高速切削加工模具是利用機(jī)床的高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給速度，以切削方式完成模具的多個(gè)生產(chǎn)工序。高速切削加工模具的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①高速切削粗加工和半精加工，大大提高金屬切除率。

②采用高速切削機(jī)床、刀具和工藝，可加工淬硬材料。對(duì)于小型模具，在材料熱處理后，粗、精加工可以在一次裝夾中完成；對(duì)于大型模具，在熱處理前粗加工和半精加工，熱處理淬硬后精加工。

③高速高精度硬切削代替光整加工，減少大量耗時(shí)的手工修磨，比電火花加工提高效率50%。

④硬切削加工最后成型表面，提高表面質(zhì)量、形狀精度（不僅表面粗糙度低，而且表面光亮度高），用于復(fù)雜曲面的模具加工更具優(yōu)勢(shì)。

⑤避免了電火花和磨削產(chǎn)生的脫碳、燒傷和微裂紋現(xiàn)象，大大減少了模具精加工后的表面損傷，提高模具壽命20%。

⑥工件發(fā)熱少、切削力減小，熱變形小，結(jié)合CAD/CAM技術(shù)用于快速加工電極，特別是形狀復(fù)雜、薄壁類易變形的電極。

高速切削的優(yōu)勢(shì)對(duì)模具加工的吸引力是不言而喻的，但與此同時(shí)，模具的高速切削加工成本高、對(duì)刀具的使用要求高、需要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持、設(shè)備運(yùn)行成本高，因此，由于資金、技術(shù)等方面的原因，國(guó)內(nèi)對(duì)高速切削加工模具的應(yīng)用還不多，目前亟需要解決如何選擇和應(yīng)用高速加工模具的機(jī)床、高速切削刀具、合理的加工工藝、刀具軌跡編程層以及工藝實(shí)驗(yàn)等一系列問題。

加工模具的高速切削機(jī)床

選擇用于高速切削模具的高速機(jī)床時(shí)要注意以下問題：

（1）要求機(jī)床主軸功率大、轉(zhuǎn)速高，滿足粗、精加工。精加工模具要用小直徑刀具，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到15000～20000rmp以上。主軸轉(zhuǎn)速在10000rpm以下的機(jī)床可以進(jìn)行粗加工和半精加工。如果需要在大型模具生產(chǎn)中同時(shí)滿足粗、精加工，則所選機(jī)床最好具有兩種轉(zhuǎn)速的主軸，或兩種規(guī)格的電主軸。

（2）機(jī)床快速進(jìn)給對(duì)快速空行程要求不太高。但要具有比較高的加工進(jìn)給速度（30～60m/min）和高加減速度。

（3）具有良好的高速、高精度控制系統(tǒng)，并具有高精度插補(bǔ)、輪廓前瞻控制、高加速度、高精度位置控制等功能。

（4）選用與高速機(jī)床配套的CAD/CAM軟件，特別是用于高速切削模具的軟件。

在模具生產(chǎn)中五軸機(jī)床的應(yīng)用逐漸增加，配合高速切削加工模具具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①可以改變刀具切削角度，切削條件好，減少刀具磨損，有利于保護(hù)刀具和延長(zhǎng)刀具壽命；

②加工路線靈活，減少刀具干涉，可以加工表面形狀復(fù)雜的模具以及深腔模具；

③加工范圍大、適合多種類型模具加工。

五軸機(jī)床通常有工作臺(tái)式和銑頭式五軸機(jī)床兩類，可以針對(duì)鋁合金壓鑄廠常開發(fā)的模具類型進(jìn)行選擇。銑頭式五軸機(jī)床中，可更換銑頭和更換電主軸頭的五軸機(jī)床可分別用于模具的粗、精加工。

高速切削模具的刀具技術(shù)

高速切削加工需配備適宜的刀具。硬質(zhì)合金涂層刀具、聚晶增強(qiáng)陶瓷刀具的應(yīng)用使得刀具同時(shí)兼具高硬度的刃部和高韌性的基體成為可能，促進(jìn)了高速加工的發(fā)展。聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度可達(dá)3500～4500HV，聚晶金剛石（PCD）硬度可達(dá)6000～10000HV。近年來，德國(guó)SCS、日本三菱（神鋼）及住友、瑞士山特維克、美國(guó)肯納飛碩等國(guó)外著名刀具公司先后推出各自的高速切削刀具，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具，還有直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂層刀具在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用。

目前國(guó)內(nèi)高速加工刀具的開發(fā)與國(guó)外還有較大差距，而進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也成為阻礙高速切削模具應(yīng)用的重要因素，國(guó)內(nèi)鋁合金壓鑄廠的技術(shù)進(jìn)步也受到了一定的影響。