模具高速铣削加工分析

优胜编程龚老师

模具高速铣削加工分析：



本文从机床布局、切削刀柄和刀具、加工工艺、cnc编程等方面较为细致地叙述了高速铣削的技能特点以及在模具加工行业的应用。虽然文章写得较为宏观， 但内容较为全面，对模具范畴的读者全面明白和应用高速加工技能，还是有较强的教导意义的。

    一、媒介

    在当代模具生产中，随着对塑件的都雅度及作用要求得越来越高，塑件内部布局计划得越来越纷乱，模具的外形计划也日趋纷乱，解放曲面所占比例连续增长，相应的模具布局也计划得越来越纷乱。这些都对模具加工技能发起了更高要求，不但应包管高的制造精度和外貌质量，并且要寻求加工外貌的都雅。随着对高速加工技能切磋的连续深进，尤其在加工机床、cnc体系、刀具体系、CAD/CAM软件等相干技能连续成长的推动下，高速加工技能已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。

    cnc高速切削加劳动为模具制造中最为紧张的一项进步制造技能，是集高效、优质、低耗于一身的进步制造技能。相对付枯燥的切削加工，其切削速率、进给速率有了很大的进步，并且切削机理也不雷同。高速切削使切削加工产生了品质性的奔驰，其单位功率的金属切除率进步了30%~40%，切削力低落了30%，刀具的切削寿命进步了70%，留于工件的切削热大幅度低落，低阶切削振动险些消失。随着切削速率的进步，单位时间毛坯质料的往除率增长了，切削时间裁减了，加工效果进步了，从而收缩了产品的制造周期，进步了产品的市场竞争力。同时，高速加工的小量快进使切削力裁减了，切屑的高速排挤裁减了工件的切削力和热应力变形，进步了刚性差和薄壁零件切削加工的大概性。由于切削力的低落，转速的进步使切削体系的劳动频率阔别机床的低阶固有频率，而工件的外貌粗糙度对低阶频率最为敏捷，由此低落了外貌粗糙度。在模具的高淬硬钢件(HRC45~HRC65)的加工进程中，采取高速切削可以代替电加工和磨削抛光的工序，从而禁止了电极的制造和费时的电加工，大幅度裁减了钳工的打磨与抛光量。对付一些市场上越来越必要的薄壁模具工件，高速铣削也可顺利完成，并且在高速铣削CNC加工中央上，模具一次装夹可完成多工步加工。


    高速加工技能对模具加工工艺产生了巨大影响，变化了枯燥模具加工采取的“退火→铣削加工→热处理→磨削”或“电脉冲加工→手工打磨、抛光”等纷乱冗长的工艺流程，乃至可用高速切削加工更换原来的全部工序。高速加工技能除可应用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在EDM电极加工、快速样件制造等方面也得到了广泛应用。大量生产实践证明，应用高速切削技能可节减模具后续加工中约80%的手工研磨时间，节省加人为本用度近30%，模具外貌加工精度可达1 m，刀具切削效果可进步1倍。

二、高速铣削加工机床

    高速切削技能是切削加工技能的重要成长方向之一，它随着CNC技能、微电子技能、新质料和新布局等根本技能的成长而迈上更高的台阶。由于模具加工的特别性以及高速加工技能的自身特点，对模具高速加工的相干技能及工艺体系(加工机床、cnc体系、刀具等)发起了比枯燥模具加工更高的要求。

    1. 高稳固性的机床支持部件

    高速切削机床的床身等支持部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。大局部机床都采取高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支持部件质料，有的机床公司还在底座中增长高阻尼特性的聚合物混凝土，以增长其抗振性和热稳固性，这不但可包管机床精度稳固，也可防备切削时刀具振颤。采取关闭式床身计划，团体铸造床身，对称床身布局并配有密布的加强筋等也是进步机床稳固性的紧张办法。一些机床公司的研发局部在计划进程中，还采取模态分析和有限元布局谋划等，优化了布局，使机床支持部件越发稳固可靠。

    2. 机床主轴

    高速机床的主轴性能是实现高速切削加工的紧张条件。高速切削机床主轴的转速范畴为10000~100000m/min，主轴功率大于15kW。议决主轴压缩氛围或冷却体系控制刀柄和主轴间的轴向间隙不大于0.005mm。还要求主轴具有快速升速、在指定位置快速准停的性能(即具有极高的角加加速率)，因此高速主轴常采取液体静压轴承式、氛围静压轴承式、热压氮化硅（Si3N4）陶瓷轴承磁悬浮轴承式等布局式样。润滑多采取油气润滑、喷射润滑等技能。主轴冷却平常采取主轴内部水冷或气冷。

    3. 机床驱动体系

    为餍足模具高速加工的必要，高速加工机床的驱动体系应具有下列特性：

    (1) 高的进给速率。切磋证明，对付小直径刀具，进步转速和每齿进给量有利于低落刀具磨损。如今常用的进给速率范畴为20~30m/min，如采取大导程滚珠丝杠传动，进给速率可达60m/min；采取直线电机则可使进给速率到达120m/min。