模具高速加工技术主要特点及优越性

来源：塑胶五金网发布时间：2014-07-07 08:57:24点击率：

高速加工技术的主要特点，论述用於模具工业的高速机床、高速刀具和高速CAD/CAM系统等关键技术。模具是制造业中使用量大、影响面广的工具产品。没有型腔模、压铸模、铸模、深拉模和冲压模，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料件、合金压铸件、钢板件和锻件。在现代批量生产中，没有高水平的模具，就没有高质量的产品，它对企业提高生产效率、降低生产成本也有重要的作用。据国外统计分析，金属零件粗加工的75%、精加工的50%和塑料零件的90%是用模具加工完成的。因此，模具工业也被称为“皇冠工业”。如今，模具制造已成为先进制造技术的一个重要组成部分。　　制造模具的材料通常是一类难加工材料，目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工（EDM）成型。但电加工的生产效率很低，不论在模具开发速度方面还是模具制造质量方面，都不能满足现代批量生产的要求。　　高速加工技术的出现，为模具制造技术开辟了一条崭新的道路。尽可能用高速加工来代替电加工，是加快模具开发速度、提高模具制造质量的必然趋势。　　高速加工制造薄壁零件　　模具高速加工的优越性　　不论是冲压模具还是塑料模具（包括注射模、挤压模、吹塑模等），为了提高其使用寿命，构成模具型腔的有关零件一般都用高强度的耐磨材料制造（如各种牌号的合金结构钢、合金工具钢和不锈钢等），这些材料经过热处理後硬度很高，很难用常规的机械加工方法进行加工。几十年来，对付这类难加工材料的办法就是釆用特种加工。　　在中国，模具的型腔加工至今仍然是电火花加工一统天下，电火花加工（包括成形加工和线切割）在模具制造中一直起十分重要的作用。　　生产的发展和产品更新换代速度的加快，对模具的生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，於是电火花加工存在的问题就逐渐暴露出来。从物理本质上说，电火花加工是一种靠放电烧蚀的“微切削”工艺，加工过程非常之缓慢；在电火花对工件表面进行局部高温放电烧蚀过程中，工件材料表面的物理-机械性能会受到一定程度的损伤，常常会在型腔表面产生微细裂纹，表面粗糙度也达不到模具的要求，因而经过电加工後的型腔类零件一般还要进行费力、费时的手工研磨和抛光。因此，电火花加工的生产效率很低，制造质量不稳定，在许多场合，模具已成为影响新产品开发速度的一个关键因素。20世纪90年代以来，在国外模具工业中开始逐渐应用高速切削(HSC)方法进行型腔的加工，并且取得了很好的效果。和电火花加工相比，高速加工的主要优点是：产品质量好—高速切削以高於常规切速10倍左右的切削速度对零件进行高速加工，毛坯材料的馀量还来不及充分变形就在瞬间被切离工件，工件表面的残馀应力非常小；切削过程中产生的绝大多数热量（95%以上）被切屑迅速带走，工件的热变形小；高速加工过程中，机床主轴以极高的转速（10000~80000r/min）运转，激振频率远远离开了“机床—刀具—工件”系统的固有频率範围，零件加工过程平稳无冲击。因此零件的加工精度高，表面质量好，粗糙度可达Ra0.6μm以上。经过高速铣削的型腔，表面质量能达到磨削的水平，故常常可省去後续的许多精加工工序。　　生产效率高—用高速加工中心或高速铣床加工模具，可以在工件一次装夹中，完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的机械加工，即所谓“一次过”技术（OnePassMachining），切削速度很高，加工过程本身的效率比电加工要高出好几倍。除此以外，它既不要做电极，常常也不需要後续的手工研磨与抛光，又容易实现加工过程自动化。因此，高速加工技术的应用，使模具的开发速度大为提高。　　能加工形状复杂的硬质零件和薄壁零件—由高速切削机理可知，高速切削时，切削力大为减少，切削过程变得比较轻松。高速切削可以加工淬火钢，材料硬度可高达60HRC以上，加工过程甚至可以不用切削液，这就是所谓的硬切削（HardMachining）和乾切削(DryMachining)。尤其可贵的是，在高速加工中，横向切削力（Py）很小，这就有利於加工复杂模具型腔中一些细筋和薄壁，其壁厚甚至可以小於1mm。图1所示为高速加工方法加工出的零件，其各个薄壁的壁厚分别为0.2mm、0.3mm和0.4mm，薄壁高度为20mm。　　近几年来，高速加工技术在国外已广泛用於模具工业。在工业发达国家，据统计目前有85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工在国际模具制造工艺中的主流地位已经确立。原来一些从事电加工设备制造的着名公司（如瑞士Agie公司），已敏感地看到这一技术发展趋势，为了不被模具设备巿场淘汰出局，已釆取了与高速机床制造厂家（如瑞士Mikron）联手合并的措施。　　发展前景高速加工的加工精度高、表面质量好，生产效率很高，在模具工业中的应用效果非常好，传统的电加工工艺无法与之匹敌，完全符合现代制造技术“高效率、高精度和高度自动化”的发展方向，有广阔的应用前景。当然，电火花成形加工对一些尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的型腔表面的精密加工还是有用的。高速加工还不能完全代替电火花成形加工，两者应该扬长避短，相辅相成。同时应该看到，高速加工的一次性设备投资比较大，并不是所有模具厂都能承受，而且中国目前还有大量的小型模具厂和电加工作坊存在，短期内高速加工对电加工还不会造成太大的威胁。但是应该看到，高速加工在发达国家模具制造工业中已处于主流地位，目前更以其巨大的优势，猛烈地冲击传统的电加工工艺，模具工业大规模设备更新的时代即将到来，有远见、有实力的企业家应该高速加工这个当今世界模具制造的主流技术，主动迎接新技术革命的挑战。

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