模具高速加工的優(yōu)越性

　　不論是沖壓模具還是塑料模具，為了提高其使用壽命，構(gòu)成模具型腔的有關(guān)零件一般都用高強(qiáng)度的耐磨材料制造，這些材料經(jīng)過(guò)熱處理後硬度很高，很難用常規(guī)的機(jī)械加工方法進(jìn)行加工。幾十年來(lái)，對(duì)付這類難加工材料的最好辦法就是釆用特種加工。

　　在中國(guó)，模具的型腔加工至今仍然是電火花加工一統(tǒng)天下，電火花加工(包括成形加工和線切割)在模具制造中一直起?十分重要的作用。

　　生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對(duì)模具的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求，於是電火花加工存在的問(wèn)題就逐漸暴露出來(lái)。從物理本質(zhì)上說(shuō)，電火花加工是一種靠放電燒蝕的“微切削”工藝，加工過(guò)程非常之緩慢;在電火花對(duì)工件表面進(jìn)行局部高溫放電燒蝕過(guò)程中，工件材料表面的物理-機(jī)械性能會(huì)受到一定程度的損傷，常常會(huì)在型腔表面產(chǎn)生微細(xì)裂紋，表面粗糙度也達(dá)不到模具的要求，因而經(jīng)過(guò)電加工後的型腔類零件一般還要進(jìn)行費(fèi)力、費(fèi)時(shí)的手工研磨和拋光。因此，電火花加工的生產(chǎn)效率很低，制造質(zhì)量不穩(wěn)定，在許多場(chǎng)合，模具已成為影響新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度的一個(gè)關(guān)鍵因素。

　　20世紀(jì)90年代以來(lái)，在國(guó)外模具工業(yè)中開(kāi)始逐漸應(yīng)用高速切削(HSC)方法進(jìn)行型腔的加工，并且取得了很好的效果。和電火花加工相比，高速加工的主要優(yōu)點(diǎn)是：

　　產(chǎn)品質(zhì)量好—高速切削以高於常規(guī)切速10倍左右的切削速度對(duì)零件進(jìn)行高速加工，毛坯材料的馀量還來(lái)不及充分變形就在瞬間被切離工件，工件表面的殘馀應(yīng)力非常小;切削過(guò)程中產(chǎn)生的絕大多數(shù)熱量(95%以上)被切屑迅速帶走，工件的熱變形小;高速加工過(guò)程中，機(jī)床主軸以極高的轉(zhuǎn)速(10000~80000 r/min)運(yùn)轉(zhuǎn)，激振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)離開(kāi)了“機(jī)床—刀具—工件”系統(tǒng)的固有頻率範(fàn)圍，零件加工過(guò)程平穩(wěn)無(wú)沖擊。因此零件的加工精度高，表面質(zhì)量好，粗糙度可達(dá)Ra 0.6μm以上。經(jīng)過(guò)高速銑削的型腔，表面質(zhì)量能達(dá)到磨削的水平，故常�？墒∪メ崂m(xù)的許多精加工工序。

　　生產(chǎn)效率高—用高速加工中心或高速銑床加工模具，可以在工件一次裝夾中，完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的機(jī)械加工，即所謂“一次過(guò)”技術(shù)(One Pass Machining)，切削速度很高，加工過(guò)程本身的效率比電加工要高出好幾倍。除此以外，它既不要做電極，常常也不需要後續(xù)的手工研磨與拋光，又容易實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程自動(dòng)化。因此，高速加工技術(shù)的應(yīng)用，使模具的開(kāi)發(fā)速度大為提高。

　　能加工形狀復(fù)雜的硬質(zhì)零件和薄壁零件—由高速切削機(jī)理可知，高速切削時(shí)，切削力大為減少，切削過(guò)程變得比較輕松。高速切削可以加工淬火鋼，材料硬度可高達(dá)60HRC以上，加工過(guò)程甚至可以不用切削液，這就是所謂的硬切削(Hard Machining)和乾切削(Dry Machining)。尤其可貴的是，在高速加工中，橫向切削力(Py)很小，這就有利於加工復(fù)雜模具型腔中一些細(xì)筋和薄壁，其壁厚甚至可以小於1mm。圖1所示為高速加工方法加工出的零件，其各個(gè)薄壁的壁厚分別為0.2mm、0.3mm和0.4mm，薄壁高度為20mm。

　　近幾年來(lái)，高速加工技術(shù)在國(guó)外已廣泛用於模具工業(yè)。在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前有85%左右的模具電火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工在國(guó)際模具制造工藝中的主流地位已經(jīng)確立。原來(lái)一些從事電加工設(shè)備制造的著名公司(如瑞士Agie公司)，已敏感地看到這一技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，為了不被模具設(shè)備巿場(chǎng)淘汰出局，已釆取了與高速機(jī)床制造廠家聯(lián)手合并的措施。