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HSM与EDM模具制作中的对比分析:
20世纪80年代初,由于机床主轴技术、直线电机技术、刀具材料及新刀具制备技术等的相继开发成功,高速加工技术(H igh Speed M ach in ing,HSM )得以迅速发展并逐步推广应用,高速加工能够克服电火花的主要缺点,在模具加工领域出现了这两者既互相竞争又互相补充的格局。 高速加工作为应用20多年的一种先进制造技术,起源于德国的Car.l Salomon博士1924年开始进行的一系列实验, Salomon博士于1931年4月申请了德国国家专利。他原则上探明:对于每一种材料,在某一速度范围内,因任何刀具都无法承受太高的切削温度,切削加工不可能进行。但当切削速度超过这个范围后,切削温度反而降低,单位切削力也随之下降,这样切削过程将会变得轻松,刀具寿命将会持续很长时间,而且切削时间可大幅度减少,可成倍地提高生产率。与传统切削相比,高速加工具有许多优势,主要体现在:
1)随切削
2)速度提高工作台移动速度(进给和空行程)也相应提高,从而可大大减少切削工时和空行程时间,可显著提高生产率。工艺系统的激振频率远高于固有频率,零件基本上处于无振动加工状态,可得到较高的表面加工质量省去精加工和抛光工序,这就是模具制造中所说的一次过技术,也为精密、超精密加工开辟了一条道路。
3)由于切屑流出速度加快, 95%以上的切削热来不及传给工件,减少了工件在切削过程中的热变形过程,可获得低损伤的表面组织结构,表面质量好,提高了工件的使用性,尤其适用于加工热敏性工件。
4)因采用薄切深、小直径刀具和小步距走刀,因此切削力较小,尤其是径向切削力大幅减少,特别适合薄壁结构等刚性差的零件的高速精密加工。
5)因切削速度而引起的切削能力提高,再配以一些先进刀具,可加工的材料硬度比传统切削加工的材料硬度有所提高。
2 HSM与EDM在模具加工中的应用比较许多模具,如挤压模、锻模、拉丝模、冲压模、塑料压铸模、快速原型用模等都可采用HSM或EDM方法制造。HSM因为可大大节省加工时间,提高表面质量和轮廓加工精度,有应用越来越广的趋势,世界上已有许多公司利用这种技术来加工模具,如德国的Otto Bih ler公司利用瑞士M ikron公司的XSM 400型高速加工中心加工冲压模,不到40分钟就可完成以前需5个多小时才能完成的工作,且加工表面光洁,轮廓精度提高。汽车工业的模具供货商H irschvogel Umformtechnik公司利用M ikron的UCP600进行粗加工,再用HSM 400U精加工热成形的三脚冲头,与电火花加工相比,可节省高达1 /3的加工时间,且无需手工抛光,就可直接从机床上取下投入应用。但至少从目前来看,受到技术及具体条件限制, HSM还不能完全取代EDM,如加工模具内腔的锐角时, EDM仍是唯一的加工技术。
在模具制造企业中,如何使用这两种技术,达到最佳的经济效益,就成为摆在制造者面前的首要问题。一些公司已针对这个问题作了一些有益的探索,如M akino模具集团,就在考虑了具体机床空闲情况,工人熟练程度,企业相关编程资源、总体经济效益等前提条件之后,提出了一套工艺决策方法,可作为模具制造者的决策工具,来提高生产效率。 也有许多公司将两者结合起来,取得了较好的效果。如瑞士的线切割、电火花开模和模具制造商EroForm公司,利用电火花成型机、线切割机和M i kron的HSM 800型高速加工中心,将电火花加工和高速铣削相结合,开拓了新的市场。 总结模具制造者可以根据自身资源情况和工件材料硬度、精度、表面质量等具体加工要求,合理选用HSM或EDM作为主要加工设备,充分发挥它们各自的优势,以取得最佳的经济效果。
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