高速切削成為模具制造的主流

 在美國、德國和日本等工業(yè)發(fā)達國家，其模具工業(yè)近年來正在進行一場大規(guī)模的技術(shù)革命，這就是逐步用高速切削機床替代電加工設(shè)備，對模具型腔進行高效精密加工。這些機床主要包括各種高速數(shù)控銑床、加工中心等。

目前在模具加工制造過程中，主要以普通機加工和電火花加工為主。普通機床加工模具型腔一般都是在熱處理前進行粗加工、半精加工和精加工，然后磨削，打磨拋光，費時又費力。電火花加工是在退火后進行切削加工，然后進行熱處理、電火花加工，最后經(jīng)過打磨、拋光。

隨著消費類產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對模具的生產(chǎn)效率和制造品質(zhì)提出了越來越高的要求，電火花加工模具的生產(chǎn)效率低下和品質(zhì)不穩(wěn)定的缺點逐漸暴露出來。要縮短制造周期并降低成本，必須廣泛采用先進切削加工技術(shù)。而代表先進制造技術(shù)的高速切削技術(shù)的出現(xiàn)，滿足了現(xiàn)代模具加工的要求與特點。

高速切削技術(shù)用于加工模具的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：

（1）大大提高了加工效率，不僅機床轉(zhuǎn)速高、進給快，而且粗精加工可以一次完成，極大地提高了生產(chǎn)效率，再結(jié)合數(shù)控技術(shù)，模具的制造周期可縮短約40%。

（2）高速切削加工模具既不需要做電極，也不需要后續(xù)研磨與拋光，還容易實現(xiàn)加工過程自動化，提高了模具的開發(fā)速度。

(3)采用高速切削技術(shù)可加工淬硬鋼，而且可得到很高的表面質(zhì)量，表面粗糙度低于Ra0.6μm，取得以銑代磨的加工效果，不僅節(jié)省了大量的時間，還提高了加工表面質(zhì)量。

為了實現(xiàn)模具型腔及其相關(guān)部位的高速加工，機床需要具備以下特點：

（1）大承重和高剛性  這是由于模具正在向大型化方向發(fā)展，加工設(shè)備必須具有足夠大的臺面尺寸和工作行程與之適應�，F(xiàn)在，幾噸到幾十噸的模具非常普遍，要求機床工作臺面能承受大重量。模具材料的強度和硬度都很高，加上常常采用伸長量較大的小直徑端銑刀加工模具型腔，因此加工過程容易發(fā)生顫振。為了確保零件的加工精度和表面質(zhì)量，用于模具制造的高速機床必須有很高的動、靜剛度，以提高機床的定位精度、跟蹤精度和抗振能力。

（2）高轉(zhuǎn)速和大功率  高速加工是發(fā)展方向，高速銑削在模具加工中已顯示了極大的優(yōu)越性。為了適應模具型腔曲面的加工，刀具的半徑應小于型腔曲面最小圓周半徑，以免加工過程中刀具與工件發(fā)生“干涉”。由于刀具直徑小，因此要求主軸轉(zhuǎn)速非常高，國外高速加工機床主軸轉(zhuǎn)速已達到40 000~100 000r/min，快速進給速度可達30 000~60 000min。型腔和模具零件其他部件粗、精加工常常在工件一次裝夾中完成，故主軸功率要大，中等尺寸模具銑床和加工中心的主軸功率常為10~40kW，有的甚至更高。

（3）能多軸聯(lián)動及良好的深孔腔綜合切削能力  模具型腔多為復雜的空間6曲面及溝槽所構(gòu)成，且許多模具具有深孔腔。為了達到對3D曲面的高精度、高速度和高穩(wěn)定性加工，機床需要多軸聯(lián)動，且具有良好的深孔腔綜合切削能力�？梢圆捎梦遢S聯(lián)動加工中心，除了三個坐標的直線運動外，還有兩個旋轉(zhuǎn)坐標的進給運動。銑頭或工作臺可以多軸聯(lián)動進行連續(xù)回轉(zhuǎn)進給，從而適用于加工具有復雜型腔曲面的模具零件。

復合加工是模具加工的發(fā)展方向之一。雖然加工中心已能將許多機加工工序復合在一臺機床上實現(xiàn)，但這仍不能完全適應模具加工，將機械加工與電、化學、超聲波等不同原理加工方法進行復合，兼?zhèn)鋬煞N以上工藝特點的復合加工在今后的模具制造中將有廣闊的前景。