现代模具制造的高速加工技术

1、现代模具制造的高速加工技术 1.引言 模具作为重要的工艺装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业行业中占有举足轻重的地位。虽然近年来我国模具技术有了迅速的发展，但与制造强国相比尚有较大差距。目前我国技术含量较低的模具已供过于求，而精密、复杂的高档模具则大量依靠进口。 提高模具生产技术水平和质量是发展我国 HYPERLINK / 模具制造业的重要因素。由于采用模具高速切削技术可以明显提高模具生产效率和模具精度及使用寿命，因此正逐渐取代电火花精加工模具，并已被国外的模具制造企业普遍采用，成为模具制造的大趋势。但高速切削技术在模具生产中应用时间比较短，而且在使用中技术要求比较高，我国大部分模具

2、生产企业还不能掌握并应用，以至不能发挥优势。文中将着重介绍高速切削加工模具的一些实用技术和应用的问题。 2. HYPERLINK / 高速切削应用于模具加工的优势和现阶段需要解决的问题 模具加工的特点是单件小批量、几何形状复杂，因此加工周期长，生产效率低。在传统的模具加工工艺中，精加工淬硬模具通常采用电火花加工和人工修光工艺，后期加工花费了大量时间。缩短加工时间和降低生产成本是发展模具加工技术的主要目标。近年来，模具加工工艺方面有了许多新技术，如高速切削、CAD/CAE 设计仿真、快速原型制模、电火花铣削成型加工和复合加工等，其中最引人注目、效果最好的是高速切削加工。 高速切削加工模具是利用机

3、床的高转速和高进给速度，以切削方式完成模具的多个生产工序。高速切削加工模具的优越性主要表现在以下几个方面： 高速切削粗加工和半精加工，大大提高金属切除率。 采用高速切削机床、刀具和工艺，可加工淬硬材料。对于小型模具，在材料热处理后，粗、精加工可以在一次装夹中完成；对于大型模具，在热处理前粗加工和半精加工，热处理淬硬后精加工。 高速高精度硬切削代替光整加工，减少大量耗时的手工修磨，比电火花加工提高效率50% 。 硬切削加工最后成型表面，提高表面质量、形状精度（不仅表面粗糙度低，而且表面光亮度高），用于复杂曲面的模具加工更具优势。 避免了电火花和磨削产生的脱碳、烧伤和微裂纹现象，大大减少了模具精加

4、工后的表面损伤，提高模具寿命20%。 工件发热少、切削力减小，热变形小，结合CAD/CAM技术用于快速加工电极，特别是形状复杂、薄壁类易变形的电极。 高速切削的优势对模具加工的吸引力是不言而喻的，但与此同时，模具的高速切削加工成本高、对刀具的使用要求高、需要有复杂的计算机编程技术做支持、设备运行成本高，因此，由于资金、技术等方面的原因，国内对高速切削加工模具的应用还不多，目前亟需要解决如何选择和应用高速加工模具的机床、高速切削刀具、合理的加工工艺、刀具轨迹编程层以及工艺实验等一系列问题。 3.加工模具的 HYPERLINK / 高速切削机床 选择用于高速切削模具的高速机床时要注意以下问题： （

5、1）要求机床主轴功率大、转速高，满足粗、精加工。精加工模具要用小直径刀具，主轴转速达到1500020000rmp以上。主轴转速在10000rpm以下的机床可以进行粗加工和半精加工。如果需要在大型模具生产中同时满足粗、精加工，则所选机床最好具有两种转速的主轴，或两种规格的电主轴。 （2）机床快速进给对快速空行程要求不太高。但要具有比较高的加工进给速度（3060m/min）和高加减速度。 （3）具有良好的高速、高精度控制系统，并具有高精度插补、轮廓前瞻控制、高加速度、高精度位置控制等功能。 （4）选用与高速机床配套的CAD/CAM软件，特别是用于高速切削模具的软件。 在模具生产中五轴机床的应用逐渐

6、增加，配合高速切削加工模具具有以下优点： 可以改变刀具切削角度，切削条件好，减少刀具磨损，有利于保护刀具和延长刀具寿命；加工路线灵活，减少刀具干涉，可以加工表面形状复杂的模具以及深腔模具；加工范围大、适合多种类型模具加工。 HYPERLINK / 五轴机床通常有工作台式和铣头式五轴机床两类，可以针对模具类型进行选择。铣头式五轴机床中，可更换铣头和更换电主轴头的五轴机床可分别用于模具的粗、精加工。 4.高速切削模具的刀具技术 高速切削加工需配备适宜的刀具。硬质合金涂层刀具、聚晶增强陶瓷刀具的应用使得刀具同时兼具高硬度的刃部和高韧性的基体成为可能，促进了高速加工的发展。聚晶立方氮化硼（PCBN）刀

7、片的硬度可达35004500HV，聚晶金刚石（PCD）硬度可达600010000HV。近年来，德国SCS、日本三菱（神钢）及住友、瑞士山特维克、美国肯纳飞硕等国外著名刀具公司先后推出各自的高速切削刀具，不仅有高速切削普通结构钢的刀具，还有直接高速切削淬硬钢的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂层刀具在淬硬钢的半精加工和精加工中发挥着巨大作用。 目前国内高速加工刀具的开发与国外还有较大差距，而进口刀具的昂贵价格也成为阻碍高速切削模具应用的重要因素。 一般来说，要求刀具以及刀夹的加速度达到3g以上时，刀具的径向跳动要小于0.015mm，而刀的长度不大于刀具直径的4倍。据SANDVIK公司的实际统计，在使用

8、碳氮化钛（TiCN）涂层的整体硬质合金立铣刀（58HRC）进行高速铣削时，粗加工刀具线速度约为100m/min，而精加工和超精加工时，线速度超过了280m/min。据国内高速精加工模具的经验，采用小直径球头铣刀进行模具精加工时，线速度超过了400m/min。这对刀具材料（包括硬度、韧性、红硬性）、刀具形状（包括排屑性能、表面精度、动平衡性等）以及刀具寿命都有很高的要求。因此，在高速硬切削精加工模具时，不仅要选择高速度的机床，而且必须合理选用刀具和切削工艺。 在高速加工模具时，要重点注意以下几个方面：根据不同的加工对象，合理选择硬质合金涂层刀具、CBN和金刚石烧结层刀具。 采用小直径球头铣刀进行

9、模具表面精加工，通常精加工刀具直径10mm。根据被加工材料以及硬度，所选择的刀具直径也不同。在刀具材料的选用方面，TiAIN超细晶粒硬质合金涂层刀具润滑条件好，在切削模具钢时，具有比TiCN硬质合金涂层刀具更好的抗磨损性能。 选择合适的刀具参数，如负前角等。高速加工刀具要求比普通加工时抗冲击韧性更高、抗热冲击能力更强。 采取多种方法提高刀具寿命，如合适的进给量、进刀方式、润滑方式等，以降低刀具成本。 采用高速刀柄。目前应用最多的是HSK刀柄和热压装夹刀具，同时应注意刀具装夹后主轴系统的整体动平衡。5.高速切削模具的工艺技术 高速加工模具技术中，工艺技术是配合机床和刀具使用的关键因素。以目前国内

10、模具生产的情况来看，工艺技术已经在很大程度上制约了高速加工模具的应用。一方面是由于高速加工应用的时间比较短，还没有形成比较成熟的、系统化的工艺体系和标准；另一方面是高速切削工艺试验成本高，需要投入较大的资金和较长的时间。 高速切削模具工艺技术主要包括： （1）针对不同材料的高速切削模具工艺试验 在参考国外高速铣削加工零件的工艺参数时发现，国外公司生产的刀具是依据进口材料标准来做试验，用其推荐的参数在高速加工国产材料模具时，效果差别比较明显。因此，使用国外刀具，除了需要参考厂家提供的参数外，实际的工艺试验也是必要的。 国内刀具厂家很少推荐高速铣削的技术参数，因此选用国产刀具更有必要做试验，以取得

11、比较满意的工艺参数。最好选用固定生产厂家的刀具，通过试验，形成加工技术标准，并在此基础上优化出一套适合本企业的加工工艺参数，并纳入企业标准。 （2）高速切削的加工刀具路径及编程 高速切削模具工艺技术中刀具路径、进刀方式和进给量是主要内容。高速切削模具工艺技术中的许多刀具路径处理方法是为了减少刀具磨损、延长刀具使用寿命，因此刀具在高速切削进给中的轨迹比普通加工复杂得多。 高速加工模具工艺处理应该遵循以下原则： 采用小直径刀具精加工时，切削速度随着材料硬度的增加而降低。 保持相对平稳的进给量和进给速度，切削载荷连续，减少突变，缓进缓退。避免直接垂直向下进刀而导致崩刃：斜线轨迹进刀的铣削力逐渐加大，

12、对刀具和主轴的冲击小，可明显减少崩刃；螺旋式轨迹进刀切入，更适合型腔模具的高速加工。 小进给量、小刀纹切削。通常进给量小于铣刀直径10%，进给宽度小于铣刀直径40%。 保留均匀精加工余量。 保持单刃切削。 根据上述规则，通常使用的进给路径方式有以下几种： 尽量避免直拐角的铣削运动；拐角处用螺旋线进给切削，保持切削载荷的平稳。 尽量避免工件外的进刀与退刀运动，直接从轮廓进入下一个深度。而是采用斜向逐渐进给切入或螺旋线切入。 恒定每刃进给，以螺旋线或摆线路径进给加工平面，并且保持单刃切削。孔加工时采用铣削高速进给完成，不仅可提高表面质量，而且可延长刀具寿命。 轮廓加工时保持在水平面上（等高线），每

13、层进刀深度相同。在进入下一个深度时，逐渐进给切入。 加工槽等较小尺寸形状时，选用直径小于形状尺寸的刀具，以螺旋线或摆线路径进给，保持单刃切削。 这些高速切削模具中使用的刀具路径处理策略需要编程实现，过于复杂的路径手工编程难度和工作量都很大，在一定程度上影响了高速切削模具技术的应用，因此最好能够通过自动编程软件实现。高速切削精加工对CAM的编程提出要求，自动编程软件需要适应生产适时推出。 Delcam公司几年前就开始了高速切削加工编程技术的研究，开发了高速切削自动编程软件模块PowerMILL；模具加工使用量最大的MasterCAM 公司也开发了高速切削自动编程HSM软件模块。通过这些自动编程软

14、件模块，前文所提到的高速切削路径处理方法均可实现。目前国内软件企业也在开发高速切削自动编程软件模块。 6.高速加工模具的其它技术和实例 高速加工模具时还应考虑HSM和EDM的选择、干切削和润滑冷却及安全等问题。 （1）对高速切削和电火花加工进行选择的一般原则是：加工高硬度、小直径、尖角、窄槽时使用电火花机床，具体参数可以根据各企业的技术和设备情况作出判断。例如Delcam提供的一个加工实例采用1.6mm直径的刀具加工窄槽，切削参数为：转速40000rpm，切削深度0.1mm，进给速度30m/min。 （2）高速切削硬模具材料时，采用适当的冷却和润滑可以减少刀具磨损，提高表面质量。但用于高速硬切

15、削的刀具大多抗热冲击能力差，因此高速切削多采用干切削或微量油雾润滑。 （3）高速切削模具时还应考虑刀具磨损和破坏的监测、刀片连接的强度等安全问题。和采用普通机床加工不同，安全防护和开机前对机床和刀具的严格检查对高速切削非常重要。 7.结语 模具市场对高速加工有强烈需求，国内模具企业和研究单位已经取得了一些成绩，获得了一些经验。例如黄岩地区某模具厂采用南京四开公司生产的高速精加工机床精加工大型汽车轮胎模具获得较好的效果。但高速加工模具在我国应用时间较短，应用基础较差，缺乏成熟经验，整体技术水平不高，发展缓慢，在高速机床和刀具应用以及加工工艺方面还存在很多问题，需要产学研结合，加大投入，综合各方面

16、力量推动高速切削在模具制造中的应用。下面是赠送的团队管理名言学习，不需要的朋友可以编辑删除！谢谢！1、沟通是管理的浓缩。2、管理被人们称之为是一门综合艺术-“综合”是因为管理涉及基本原理、自我认知、智慧和领导力；“艺术”是因为管理是实践和应用。3、管理得好的工厂，总是单调乏味，没有任何激动人心的事件发生。4、管理工作中最重要的是：人正确的事，而不是正确的做事。5、管理就是沟通、沟通再沟通。6、管理就是界定企业的使命，并 HYPERLINK /lizhimingyan/7320.html 激励和组织人力资源去实现这个使命。界定使命是企业家的任务，而激励与组织人力资源是领导力的范畴，二者的结合就是

17、管理。7、管理是一种实践，其本质不在于“知”而在于“行”；其验证不在于逻辑，而在于成果；其唯一权威就是成就。8、管理者的最基本能力：有效沟通。9、合作是一切团队繁荣的根本。10、将合适的人请上车，不合适的人请下车。11、领导不是某个人坐在马上指挥他的部队，而是通过别人的 HYPERLINK /lizhimingyan/3859.html 成功来获得自己的成功。12、企业的成功靠团队，而不是靠个人。13、企业管理过去是沟通，现在是沟通，未来还是沟通。14、赏善而不罚恶，则乱。罚恶而不赏善，亦乱。15、赏识导致成功，抱怨导致失败。16、世界上没有两个人是完全相同的，但是我们期待每个人工作时，都拥有

18、许多相同的特质。17、首先是管好自己，对自己言行的管理，对自己形象的管理，然后再去影响别人，用言行带动别人。18、首先要说的是，CEO要承担责任，而不是“权力”。你不能用工作所具有的权力来界定工作，而只能用你对这项工作所产生的结果来界定。CEO要对组织的使命和行动以及价值观和结果负责。19、团队精神是从生活和教育中不断地培养规范出来的。研究发现，从小没有培养好团队精神，长大以后即使天天培训，效果并不是很理想。因为人的思想是从小造就的，小时候如果没有注意到，长大以后再重新培养团队精神其实是很困难的。20、团队精神要从经理人自身做起，经理人更要带头遵守企业规定，让技术及素质较高的指导较差的，以团队

19、的荣誉就是个人的骄傲启能启智，互利共生，互惠成长，不断地逐渐培养员工的团队意识和集体观念。21、一家企业如果真的像一个团队，从领导开始就要严格地遵守这家企业的规章。整家企业如果是个团队，整个国家如果是个团队，那么自己的领导要身先士卒带头做好，自己先树立起这种规章的威严，再要求下面的人去遵守这种规章，这个才叫做团队。22、已所不欲，勿施于人。23、卓有成效的管理者善于用人之长。24、做企业没有奇迹而言的，凡是创造奇迹的，一定会被超过。企业不能跳跃，就一定是（循着）一个规律，一步一个脚印地走。25、大成功靠团队，小成功靠个人。26、不善于倾听不同的声音，是管理者最大的疏忽。关于教师节的 HYPER

20、LINK /lizhi/mingrenmingyan.html 名人名言|教师节名人名言1、一个人在学校里表面上的成绩，以及较高的名次，都是靠不住的，唯一的要点是你对于你所学的是否心里真正觉得很喜欢，是否真有浓厚的兴趣-邹韬奋2、教师是蜡烛，燃烧了自己，照亮了别人。-佚名3、使学生对教师尊敬的惟一源泉在于教师的德和才。-爱因斯坦4、三人行必有我师焉；择其善者而从之，其不善者而改之。- HYPERLINK /mingrenmingyan/14650.html 孔子5、在我们的教育中，往往只是为着实用和实际的目的，过分强调单纯智育的态度，已经直接导致对伦理教育的损害。-爱因斯坦6、举世不师，故道益

21、离。-柳宗元7、古之学者必严其师，师严然后道尊。-欧阳修8、教师要以父母般的感情对待学生。-昆体良9、机会对于不能利用它的人又有什么用呢？正如风只对于能利用它的人才是动力。-西蒙10、一日为师，终身为父。-关汉卿11、要尊重儿童，不要急于对他作出或好或坏的评判。-卢梭12、捧着一颗心来，不带半根草去。-陶行知13、君子藏器于身，待时而动。-佚名14、教师不仅是知识的传播者，而且是模范。-布鲁纳15、教师是人类灵魂的工程师。-斯大林16、学者必求师，从师不可不谨也。-程颐17、假定美德既知识，那么无可怀疑美德是由教育而来的。-苏格拉底18、好花盛开，就该尽先摘，慎莫待美景难再，否则一瞬间，它就要

22、凋零萎谢，落在尘埃。- HYPERLINK /mingrenmingyan/41951.html 莎士比亚19、养体开智以外，又以德育为重。-康有为20、无贵无贱，无长无少，道之所存，师之所存也。-韩愈21、谁若是有一刹那的胆怯，也许就放走了幸运在这一刹那间对他伸出来的香饵。-大仲马22、学贵得师，亦贵得友。-唐甄23、故欲改革国家，必先改革个人；如何改革个人？唯一方法，厥为教育。-张伯苓24、为学莫重于尊师。-谭嗣同25、愚蠢的行动，能使人陷于贫困；投合时机的行动，却能令人致富。-克拉克26、凡是教师缺乏爱的地方，无论品格还是智慧都不能充分地或自由地发展。-罗素27、不愿向小孩 HYPERLINK /lizhimingyan/7966.html 学习的人，不配做小孩的先生。-陶行知28、少年进步则国进步。-梁启超29、弱者坐失良机，强者制造时机，没有时机，这是弱者最好的供词。-佚名有关刻苦学习的格言1、讷讷寡言者未必愚，喋喋利口者未必智。2、勤奋不是嘴上 HYPERLINK /ziliao/sh