专业制造高速锻造模具

专业制造高速锻造模具摘要本文主要讨论高速铣削技术在模锻工具制造中的贡献. 在大多数情况下，模锻工具制造高速铣削硬化材料比用 EDM 技术所得到的锻造模具更快、更便宜，而且模具质量更高,当然模具寿命也更长.论文针对制造总过程列出了模锻工具,铣刀长度与半径的比这些将对高速铣削策略和技术有很大的影响. 整个锻造模具设计和制造工具是依靠长远的工作方法来实现的。2004 Elsever B.v. 版权所有关键词:高速铣削 ; 硬铣; 高 L/D 比; 锻造模具1、引言如今 HSC 技术是每个现代化工具制造公司最基本的技术组成。科技高速船基本组成部分。随着 HSC 技术的引进，模具制造技术也发生了改变，主要是模膛的制造,模膛是模具最为重要的部分，所以制造过程中的 40时间用于模膛的制造。按客观模型腔制造技术的发展,如铣刀、 模具及相关产品的参数考虑,结合电火花/高速船或完全取代传统的模具制造技术模具电火花沉没 型腔加工1. 每个模腔本身也应查明其中技术粗糙高速铣/ 加工整理或高速铣完全是最有利的生产成本和时间 2、高速电火花和属性 表2列出了高速铣、电火花的优缺点以及高速铣削、电火花的局限性. 选择最适当的型腔模具加工技术能源消耗和生态也是要重点考虑的。众所周知的, 电火花技术需要很大的能耗,因此只有在加工一些产品时，铣刀形状或模具相关技术性能不允许用告速铣削才使用电火花技术。从生态学的角度看，目前高速铣削优于电火花技术主要基于以下原因：-少用能源有利于生态环境保护. -永久的减少切削润滑油和冷却液将导致干切削. -为后来的废物处理和消耗方便电火花过程必须不断监测电解质3 高速铣削技术的引进大幅降低制造成型模具制造的时间, 不过电火花和高速铣削技术并不是不能共存, 因为有些电火花技术能加工出来的几何形状是高速铣削所不能作到的。 3. 3. 热锻模具模膛成型制造技术钢热轧中的材料必须在高温下能保持足够的强度，具有抗热震强度等重要的性能，这些性能都对刀具材料的选择有影响，因为在工件和模具接触的区域存在很高的加工温度。但其中最重要的但不是唯一最重要的特性就是韧性. 韧性是抵抗模具变形和形成裂缝能力的指标 4. 结合高速铣削技术和铣削刀具表面镀钛新技术成功地降低了硬削的成本和时间。洛氏硬度在 46-62 范围内的用于热锻的模膛淬硬工具材料的加工就不会用电火花加工。锻模或深冲模具成形几乎都可以通过铣削得到。，这样加工过程中就不会出现加工锐角。硬铣比电火花技术所得到的效果要好，也不需要电极，表面质量也更好。 2.3.1 长/半径比例大的硬铣 锻造零件几何形状定义了零件平面,因此需要铣刀长度/ 直径比. 后者对加工精度和表面质量很大影响. 高主轴速度会增加刀具尖端的振动. 保护刀具寿命和表面质量,需要找到高刚度的刀具材料。说到底就是要用尽可能的便用短的刀具，这样就可以便波动最小，可以得到大范围面稳定的切削中心。 5. 在图. 1 和 2,列出了影响高速铣削的两个最重要的因素。切削用量的深度 ap 主要决定于材料的硬度和铣刀强度，后者最要是用长度和直径比例来定义。 ap: RK2K3 因此切削用量 ap 可以定义为铣刀半径 R，刀具材料硬度系数 K2 及系数 K3 的乘积。 当材料硬度高达 52HRC 时刀具材料硬度系数 K2 便取 0.1 到 0.12。 材料硬度更高低于 62HRC 的情况下系数 K2 的取值 0.04 至 0.05. 当 L/D=5 时细系数 K3 的值为 1，当 L/D=10 时其值迅速减致 0.1。因此当 L/D10高速铣削硬材料时须采取特殊措施 6. 另一方面, 能够采取光切削的和使用精密刀具提高了铣削的能力，精密刀具与其刀具半径有很大的关系。这至少在以下两方面有利：-铣深腔或铣深槽-用尺寸小的刀具铣削表面质量要求高的特征5. 在铣刀长度/直径比较大时，刀具在切削过程中的摆动增大，这可能导致工件脱离铣刀和刀具刚度降低。刀具摆动和铣削方案将会影响尺寸精度和加工表面粗糙度。高速干铣削硬度为 50HRC 的材料是非常成功的 7. 4.工业实例中的硬铣深腔、精密成型 4.i. 典型工业锻造模具性情 在图. 3 中例出了浅模锻造模具，是用优质钢淬硬到 50HRC 的材料制造的，用于确定的 M16 平板的热锻模制造。表 2 例出了用于热加工的工具钢的化学结构。所有的合金元素都是在典型的热轧工具钢的标准化范围内锻造工艺是基于两个阶段锻造. 在图. 4 及 5 中列出了锻造阶段及一些细节。4.2 加工技术 表 3 是加工模膛具体部位的参数。 应用硬质合金球头端铣刀具 U5286d4r2 精加工模具内腔 (列图. 4)，即在图. 6.中所示的为刀杆以下部分直径较小的切割铣刀， 适合铣垂直端面。否则铣刀柄会接触到已加工表面, 会造成严重损伤已加工表面和刀具。小胫刀杆长度可通过额外精磨得到. 表 4 给出切割的几何形状和一些典型的需要硬铣的几何形状。自由角 取最小值，前角 可忽略，这样可得到较高的切削稳定性但前刀面的磨损却较大，表面铣要求较锋利的铣刀。应用的 L/D 的值是一个临界值，这适合于大部分正常情况下的硬铣。 在图.7 列出了渗碳球头端铣刀具 OSG FXRB-EBD D0.6R0.3，用于余量铣削，详细信息如图 5 所示。所应用的 L/D 值高达 30。铣削刀具是将刀杆直径减少到一定的直径，但刀杆直径必须足够大以保证能与夹具相接触。如图 8 所示为一个更好的小刀杆铣刀例子，其直径是通过一个角度逐渐减少的，这样可以更好保证刀具刚度。在这种情况下 L/D 值准确率不能成立. 硬磨技术是基于高频重复光切削,这是由轴向和径向切削深度和进给量所确定的. 表 3介绍轴向和径向切削深度尤其适合所推荐的铣刀. 在图. 9 介绍了径向和轴向切削深度的定义. 高速铣削得到的锻造模具要比相同电火花加工锻造模的使用寿命长大约 30%. 5. 经验工作 为不断优化锻造模具制造中高速铣削和硬切削技术，工业生产上积累了不少经验，在此基础上开发出了成型工具制造经验系统。主要目的是为了方便确定精加工成型模膛表面时的铣刀的 L/D 值。 制备实验系统以列出所有业界的合理的经验值.平均热模锻工具类典型材料和硬度、几何平均腔表面质量要求和制造技术都有待研究. 试验的目的是基于采取快速拍摄来确定铣刀在铣选择不同的 L/D 值来铣削典型的表面的过程中其摆动. 5. 1.实验零件的准备 如图. 10 所示为实验零件的草田图. 零件的材料是用于热加工的工具钢wnr.1.2344 淬硬到 50HRC。此零件上有三个不同方向的典型加工表面，代表了模具型腔三个不同的加工表面： -水平面 -曲面过渡 -垂直表面.所有的表面都要经过磨，为了保证典型零件的精确定位及在相同铣削参数下使用不同角度的平面和不同的 L/D 值。 5.2 加工技术 选用三板斧高速铣硬质合金球头铣刀镀钛来完成硬铣。 制造模膛时铣刀直径的选择取决于其细节.在一个实验中选择了直径 4 毫米的铣刀, 因此它可应用于大多数模膛的加工。若刀杆直径与零件直径一样大，那么便可使得铣刀的L/D 值的选择计算变得精简。同时铣刀的偏差可像刀杆直径更大的铣刀那样集中，这可以使铣削过程中铣刀的稳定性增强。 如前所述,目的是观察在表面处理过程中所需的实验条件,调整加工技术以得到特定类型的切割过程. 所有切削参数是根据铣刀生产者所为单独的不同倾斜面的推荐的参数11. 只要选定了三个不同倾斜面的参数 ap 和 ae 那么切屑的理论厚度便都是一样的，这里就不再考虑切削力的影响。综全考虑不同的方案干切是最好的选择。 在图. 11 所示的是顺铣和逆铣。当切削刃是向下铣时那么切屑的厚度便取其最大值，而反过来则取最小值。顺铣要比逆铣在切削过程中产生更多的热量，因为顺铣时的摩擦比较大。 因此,在现代高速铣逆铣用得较普遍. 尽管它需要较大的切削力使得切削过程中用力较大但它仍能保证较少的刀具磨损。现在的刀具都具有较高的刚度，这就是为什么允许使用逆铣的原因。 5.3 测量实现 所的实验都知道立铣中心 Mori Seike Frontier-M.在图 12 描述了测试零件的尺寸链. 用摄像机铣削过程中所有现象和曲面及 L/D 值都能完全演示出来。将已接收的偏差信息图片进行分析，由此铣刀的基本信息便可分析出来。完成模拟制造后，加工表面的表面粗糙度也得出来了。 5.4 结果 表 6 列出了测量的偏差值。每个具体的偏差值是三次相同表面倾角和 L/D 值切削值的平均值。这个值并不包括第一次切削值，因为第一次的切削的偏差值会比较大，在实践中第一次的切屑会比较厚而且会得到不同形状的切屑。 选择较小的 L/D 值其偏差值也会较小，但不同倾斜角度这间的偏差值相差不大。代表几乎是水平面的两个 L/D 值所引起的偏差是最大的。这是因球鼻铣刀中心的切削条件太恶劣所导致的，特别是在抛光模膛表面这种小切削量的加工过程中尤其明显。 其它两个倾斜角度的平面的偏差更大，由此推出了球鼻铣刀用侧面铣削的法则。获得的数据可由铣刀的倾角 =10-20来分析，这样可得出最好的切削结果所需切削条件。球头端铣铣削倾斜角不变的平面的情况可应用于五板平板铣削技术。 由于加工表面粗糙度横向和纵向的 Ra 值可确定铣削路径。图 13 和 14 所示的是L/D=7 时所测得的 工表面粗糙度。图 15 和 16 所示的是同样条件下 L/D=10 时的值。大体来说，L/D=10 和横截面所应用的特殊的 L/D 值时的表面粗糙度 Ra 值会比较大，根据每种不同的 L/D 值与一定角度增加所引起的 Ra 值变化可确定平面的倾角的变化量。 水平面的最大铣削偏差不会导致最高的表面粗糙度。相反，最低表面粗糙度却一定是因球头端铣刀中心的切削条件引起的。 由于尺寸精度而产生了偏差。L/D=10 的平均尺寸精度在缎造中还是可以接受的。6. 总结和展望 一般而言,在允许的情况下会尽可能的减少电火花加工技术的应用。因此高速铣技术与两个极限应用, 硬铣和高 L/D 值铣日益取代了电火花加工制造技术在模膛一些特征的加工。低切削力高速加工,确保了产品的的质量14. 合适的