精密加工有色金属或非金属材料时,应选用聚晶金刚石PCD或CVD金刚石涂层刀具。
选择切削参数时,针对圆刀片和球头铣刀,应注意有效直径的概念。
高速铣削刀具应按动平衡设计制造。
刀具的前角比常规刀具的前角要小,后角略大。
主副切削刃连接处应修圆或导角,来增大刀尖角,防止刀尖处热磨损。
应加大刀尖附近的切削刃长度和刀具材料体积,提高刀具刚性。
在保证安全和满足加工要求的条件下,刀具悬伸尽可能短,刀体中央韧性要好。
刀柄要比刀具直径粗壮,连接柄呈倒锥状,以增加其刚性。
尽量在刀具及刀具系统中央留有冷却液孔。
球头立铣刀要考虑有效切削长度,刃口要尽量短,两螺旋槽球头立铣刀通常用于粗铣复杂曲面,四螺旋槽球头立铣刀通常用于精铣复杂曲面。
模具高速加工工艺
高速加工包括以去除余量为目的的粗加工、残留粗加工,以及以获取高质量的加工表面及细微结构为目的的半精加工、精加工和镜面加工等。
粗加工
模具粗加工的主要目标是追求单位时间内的材料去除率,并为半精加工准备工件的几何轮廓。
高速加工中的粗加工所应采取的工艺方案是高切削速度、高进给率和小切削用量的组合。
等高加工方式是众多CAM软件普遍采用的一种加工方式。
应用较多的是螺旋等高和等Z轴等高两种方式,也就是在加工区域仅一次进刀,在不抬刀的情况下生成连续光滑的刀具路径,进、退刀方式采用圆弧切入、切出。
螺旋等高方式的特点是,没有等高层之间的刀路移动,可避免频繁抬刀、进刀对零件表面质量的影响及机械设备不必要的耗损。
对陡峭和平坦区域分别处理,计算适合等高及适合使用类似3D偏置的区域,并且可以使用螺旋方式,在很少抬刀的情况下生成优化的刀具路径,获得更好的表面质量。
在高速加工中,一定要采取圆弧切入、切出连接方式,以及拐角处圆弧过渡,避免突然改变刀具进给方向,禁止使用直接下刀的连接方式,避免将刀具埋入工件。
加工模具型腔时,应避免刀具垂直插入工件,而应采用倾斜下刀方式(常用倾斜角为20°~30°>,最好采用螺旋式下刀以降低刀具载荷。
加工模具型芯时,应尽量先从工件外部下刀然后水平切入工件。
刀具切入、切出工件时应尽可能采用倾斜式(或圆弧式>切入、切出,避免垂直切入、切出。
采用攀爬式切削可降低切削热,减小刀具受力和加工硬化程度,提高加工质量。
半精加工
模具半精加工的主要目标是使工件轮廓形状平整,表面精加工余量均匀,这对于工具钢模具尤为重要,因为它将影响精加工时刀具切削层面积的变化及刀具载荷的变化,从而影响切削过程的稳定性及精加工表面质量。
粗加工是基于体积模型,精加工则是基于面模型。
以前开发的CAD/CAM系统对零件的几何描述是不连续的,由于没有描述粗加工后、精加工前加工模型的中间信息,故粗加工表面的剩余加工余量分布及最大剩余加工余量均是未知的。
因此应对半精加工策略进行优化以保证半精加工后工件表面具有均匀的剩余加工余量。
优化过程包括:
粗加工后轮廓的计算、最大剩余加工余量的计算、最大允许加工余量的确定、对剩余加工余量大于最大允许加工余量的型面分区(如凹槽、拐角等过渡半径小于粗加工刀具半径的区域>以及半精加工时刀心轨迹的计算等。
现有的模具高速加工CAD/CAM软件大都具备剩余加工余量分析功能,并能根据剩余加工余量的大小及分布情况采用合理的半精加工策略。
如MasterCAM软件提供了束状铣削(Pencilmilling>和剩余铣削(Restmilling>等方法来清除粗加工后剩余加工余量较大的角落以保证后续工序均匀的加工余量。
精加工
模具的高速精加工策略取决于刀具与工件的接触点,而刀具与工件的接触点随着加工表面的曲面斜率和刀具有效半径的变化而变化。
对于由多个曲面组合而成的复杂曲面加工,应尽可能在一个工序中进行连续加工,而不是对各个曲面分别进行加工,以减少抬刀、下刀的次数。
然而,由于加工中表面斜率的变化,如果只定义加工的侧吃刀量(Stepover>,就可能造成在斜率不同的表面上实际步距不均匀,从而影响加工质量。
一般情况下,精加工曲面的曲率半径应大于刀具半径的1.5倍,以避免进给方向的突然转变。
在模具的高速精加工中,在每次切入、切出工件时,进给方向的改变应尽量采用圆弧或曲线转接,避免采用直线转接,以保持切削过程的平稳性。
结束语
高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一,目前主要应用于汽车工业和模具行业,尤其是在加工复杂曲面的领域、工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域等,是多种先进加工技术的集成,其高效、高质量为人们所推崇。
它不仅涉及到高速加工工艺,而且还包括高速加工机床、数控系统、高速切削刀具及CAD/CAM技术等。
模具高速加工技术目前已在发达国家的模具制造业中普遍应用,而在我国的应用范围及应用水平仍有待提高,由于其具有传统加工无可比拟的优势,仍将是今后加工技术必然的发展方向。
Moldhighspeedmillingprocessingtechnology
TheabstractIntroducedthehighspeedmillinginthemoldprocessingapplicationaswellastheinfluence,andbriefintroductionhighspeedmillingenginebedstructure,controlsystemandcuttingtool.Hascarriedonthesimpleanalysistothehighspeedprocessingcraft.
Keywordhighspeedmilling。
moldprocessing
First,foreword
Inthemodernmoldproduction,alongwithtomodelsartisticandthefunctionmustobtainmoreandmorehigh,modelstheinternalstructuretodesignmoreandmorecomplex,themoldcontourdesigndaybydayisalsocomplex,thefreecurvedsurfaceaccountsfortheproportiontoincreaseunceasingly,thecorrespondingmoldstructurealsodesignsmoreandmorecomplex.Theseallsetahigherrequesttothemoldprocessingtechnology,notonlyshouldguaranteethehighmanufactureprecisionandthesurfacequality,moreovermustpursuetheprocessingsurfaceartistic.Alongwithisunceasinglythoroughtothehighspeedprocessingengineeringresearch,isprocessingtheenginebed,thenumericalcontrolsystem,thecuttingtoolsystem,CAD/especiallyCorrelationtechnologyandsoonCAMsoftwaredevelopsunceasinglyundertheimpetus,highspeedprocessesthetechnologymoreandmoremanytoapplyinthemoldcavityprocessingandthemanufacture.
Thenumericalcontrolhigh-speedcuttingprocessingtookinthemoldmanufactureamostimportantadvancedmanufacturetechnology,isthecollectionishighlyeffective,highquality,thelowconsumptioninabodyadvancedmanufacturetechnology.Isoppositeinthetraditionalmachining,itscuttingspeed,enteredtothespeedhadtheverybigenhancement,moreovercutthemechanismnottobesame.Thehigh-speedcuttingcausedthemachiningtohavetheleap,itsspecificpowermetalexcisionrateenhanced30%~40%,thecuttingforcereduced30%,thecuttingtoolworkingdurabilityenhanced70%,remainedhotlylargescalereducesintheworkpiececutting,thelowstepshuddervanishednearly.Alongwiththecuttingspeedenhancement,unittimesemifinishedmaterialsmaterialremovingrateincreased,thecuttingtimereduced,theprocessingefficiencyenhanced,thusreducedtheproductmanufacturecycle,enhancedtheproductmarketcompetitivepower.Atthesametime,thehighspeedprocessingsmallamountenteredquicklycausesthecuttingforcetoreduce,thescraphighspeeddischargedreducedtheworkpiececuttingforceandthethermalloaddistorts,enhancestherigiditytobebadandthethinwallcomponentsmachiningpossibility.Becausecuttingforcereducing,therotationalspeedenhancementcausesthecuttingsystemtheoperatingfrequencytobefarawaytheenginebedthelowstepnaturalfrequency,buttheworkpiecesurfaceroughnessismostsensitivetothelowstepfrequency,fromthisreducedthesurfaceroughness.Inmoldhighhardsteelstock(HRC45~HRC65>intheprocessingprocess,usesthehigh-speedcuttingtobepossibletosubstitutefortheworkingprocedurewhichtheelectricalfinishingandrubstruncatespolishes,thushasavoidedtheelectrodemanufactureandthetime-consumingelectricalfinishing,largescalereducedfitter'spolishingwithtothrowthelightquantity.Thinwallmoldworkpiecemoreandmoreneedswhichregardingsomemarketsin,thehighspeedmillingalsomaysmoothlycomplete,moreoverinthehighspeedmillingCNCprocessingcenter,amoldattireclampsmaycompletethemultiplexstepofprocessing.
Thehighspeedprocessingtechnologyhashadthehugeinfluencetothemoldprocessingcraft,changedthetraditionalmoldprocessingtouse"theannealing→millingprocessing→heattreatment→torubtruncates"or"theelectricsparkmachining→manuallypolishes,polishes"andsoonthecomplexlongtechnicalprocess,evenmightusethehigh-speedcuttingprocessingsubstitutionoriginalcompleteworkingprocedure.Thehighspeedprocessingtechnologybesidesmayapplyinthehardmoldcavitydirectprocessin