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模具高速加工的主基調(diào)

沒有高水平的模具就沒有高質(zhì)量的產(chǎn)品。目前，工業(yè)國家產(chǎn)品零件粗加工的75%、半精加工的50%及塑料件的90%均由模具完成。隨著產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，模具往往成為新產(chǎn)品開發(fā)的“瓶頸”，也對模具的傳統(tǒng)加工方式提出新的挑戰(zhàn)及機遇。高速切削加工技術(shù)將成為模具加工中非常具有吸引力的一項新技術(shù)，其中尤以高速銑削為主基調(diào)。高速銑削（高速切削）大大提高了模具的加工效率，不僅機床設(shè)備轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給快，而且粗精加工可一次完成，并結(jié)合CAD/CAM技術(shù)，模具的設(shè)計與制造周期可縮短40%左右，適應(yīng)于敏捷制造技術(shù)的觀點和理念。
高速銑削加工的技術(shù)優(yōu)勢
1）切削效率高。高速銑削加工與傳統(tǒng)銑削相比，單位時間的材料切除率提高3-6倍，加工時間縮短50%-70%；
2）表面質(zhì)量優(yōu)。高速銑削采用較小的行距，有利于提高零件的表面質(zhì)量，可實現(xiàn)“以銑代磨”的目標(biāo)。例如：以1325m/min的速度銑削灰鑄鐵，可獲得磨削一樣的光滑表面，表面粗糙度可達(dá)Ra0.53um，極大地改善了表面質(zhì)量，節(jié)省了模具的修光工作量；
3）系統(tǒng)振動小。高速銑削機床擁有高的主軸轉(zhuǎn)速（可達(dá)10000-30000r/min），機床運轉(zhuǎn)的激勵振動頻率大大高于工藝系統(tǒng)的固有頻率，因而系統(tǒng)振動明顯較小，工作平穩(wěn)，有利于提高加工精度與表面質(zhì)量；
4）工件變形小。高速銑削時切削大為降低，大部分切削熱被切屑帶走，因而工件變形顯著減小，特別適合于銑削易發(fā)生熱變形的零件；
5）加工精度高。高速銑削時，剪切角增大，剪切變形系數(shù)減小，切削力降低，有利于提高加工精度，一般可達(dá)10um，甚至更高。特別對于一些大型框架件、薄板件、薄壁槽形件等的高精度加工，高速銑削是一種十分有效的加工方法；
6）刀具耐用度高。高速銑削時，刀具每齒的切削量小，單位切削力較小，切削溫度較低，且在數(shù)控系統(tǒng)控制下能合理調(diào)節(jié)切削參數(shù)，以保證刀具在不同速度下保持相對恒定的切削負(fù)載，刀具耐用度可提高50%-70%。
高速銑削加工的工藝特點
1）銑削速度高。機床主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)10000-30000r/min，為此要求機床設(shè)備擁有高性能的主軸和高質(zhì)量的主軸軸承；
2）進(jìn)給速度快。銑削鋼材的進(jìn)給速度可達(dá)5m/min以上，如德國的XHC240加工中的最大進(jìn)給速度可達(dá)60m/min；
3）銑削行距小。刀具軌跡行距一般在0.2㎜以內(nèi)，有利于優(yōu)化表面粗糙度；
4）銑削深度淺。切削深度一般為0.3-0.6㎜，切削力較小，切削溫度較低，延長了刀具使用壽命；
5）銑削效率高。在保證與提高加工質(zhì)量的前提下，作業(yè)時間減少60%以上，制造成本明顯下降。
高速銑削加工的研究內(nèi)容
1）高速銑削機理：包括高速銑削加工過程及規(guī)律的研究，以及干式銑削加工技術(shù)的研究等；
2）高速銑削機床設(shè)備；
1大功率、高速主軸單元技術(shù)，包括高精度軸承、主軸系統(tǒng)的潤滑與冷卻技術(shù)、主軸多目標(biāo)優(yōu)化和虛擬設(shè)計技術(shù)等研究。
2高速進(jìn)給單元技術(shù)，包括高速直線進(jìn)給電機、系統(tǒng)慣量與伺服電機多項匹配關(guān)系，精密滾珠絲桿以及大導(dǎo)程絲桿等研究。
3）高速銑削加工的新型刀具及刀具系統(tǒng)；
1新型刀具材料開發(fā)。
2刀具幾何角度的優(yōu)化選擇，刀片夾緊與刀體安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計，回轉(zhuǎn)刀具的動平衡等研究。
3刀具系統(tǒng)，高精度端面定位的HSK刀具錐柄及工具系統(tǒng)，如機械手換刀方式、高速STC自動換刀裝置等。
4）高速銑削的CNC系統(tǒng)技術(shù)，包括平滑加減特征的智能控制、誤差補償及前饋控制等研究；
5）冷卻、排屑及安全防護技術(shù)，冷卻系統(tǒng)和排屑裝置的研究，安全防護設(shè)施的研究等；
6）高速銑削加工的測試技術(shù)，包括點檢高速銑削刀具的磨損、破損和修整等裝置監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)智能化等研究。
高速銑削具有高效率、高精度、簡化工序、縮短工時等特點，極大地提高了機床設(shè)備的能源利用率，節(jié)約了資源消耗和制造成本，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。