模具制造論文

模具制造論文

高速切削技術和高速切削刀具在模具制造中的應用研究

　　　　摘要　　高速切削技術是對傳統金屬切削加工技術革命性的變化。而高速切削刀具為高速切削提供了硬件基礎。隨著模具制造業的不斷發展，高速切削技術和高速切削刀具已經在模具加工制造中得到越來越廣泛的應用。

　　　　關鍵詞　　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20年代末.德國切削物理學家Carl.J.Salomon博士1929年進行的超高速切削模擬試驗，并于1931年4月發表了著名的超高速切削理論，提出了高速切削的設想。隨著裝備制造業的不斷發展，高速切削加工技術也逐步發展起來。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，高速切削加工技術優勢明顯。給傳統的金屬切削理論帶來了一種革命性的變化。但要實現高速切削，好的刀具是關鍵。

　　　　一、高速切削加工技術在模具制造中的應用　　目前國際上高速切削加工技術主要應用于汽車工業和模具行業.尤其是在加工復雜曲面的領域，工件本身或刀具系統剛性要求較高的加工領域.顯示了強大的功能。其高效、高質量為人們所推崇。國內高速切削加工技術的研究與應用始于20世紀90年代，應用于模具、航空、航天和汽車工業。但采用的高速切削CNC機床、高速切削刀具和CAD/CAM軟件等以進口為主。隨著我國社會主義市場經濟的蓬勃發展，作為制造業的重要基礎的模具行業迅速發展，這為高速銑削技術的應用和發展提供了廣闊的空間。

　　　　高速銑削和高速車削技術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，為傳統的3-5倍，進給速度大，為傳統的5一10倍。其優點在模具制造中可歸結為：

　　　　l、減少了加工環節，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加工時問短，產品精度高。可以獲得十分光滑的加工表面，避免了電極的制造和費時的電加工(EDM)時間，大幅度減少了鉗工的打磨與拋光量。同時，模具表面因電加工(EDM)產生白硬層消失了，扭變絕跡了，這樣就提高了模具的壽命，減少了返修。因為電極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HRC40-62淬硬鋼的加工。如采用CBN高速切削刀具，在高速、大進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量(Ra0.4).基本上不用鉗工拋光。

　　　　3、實現快速樣件加工制造　　利用高速切削加工塑料和鋁合金模型.通過CAD設計后可快速生成3D實體模型：比快速原型制造技術效率高、質量好。與傳統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。

　　　　上述優點在資金回轉要求快、交貨時間緊急、產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。這又促進了高速銑削技術的發展。

　　　　二、高速切削刀具是實現高速加工技術的關鍵　　刀具技術是實現高速切削加工的關鍵技術之一.不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統形同虛設.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。因為在目前機床所能達到的高速范同內，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、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現及發展。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)和超細晶粒硬質合金等刀具材料。