[分享]汽車模具高速加工技術(shù) [復(fù)制鏈接]

     當(dāng)今企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)集中表現(xiàn)在產(chǎn)品款式、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期及產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模。模具作為新產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝，其設(shè)計(jì)與生產(chǎn)周期日益成為決定新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期的決定因素。在汽車工業(yè)中，過(guò)去新車型的開(kāi)發(fā)周期一般為十年，現(xiàn)在縮短為二到三年，F(xiàn)ORD及TOYOTA新車型的開(kāi)發(fā)周期僅為一年半，這一切都得益于企業(yè)模具設(shè)計(jì)與制造手段的現(xiàn)代化水平的提高。

    高速加工技術(shù)隨著數(shù)控加工設(shè)備與高性能加工刀具技術(shù)的發(fā)展而日益成熟。極大的提高了模具加工速度、減少了加工工序、縮短甚至消除了耗時(shí)的鉗工修復(fù)工作，從而極大地縮短了模具的生產(chǎn)周期。模具的高速加工技術(shù)逐漸成為我國(guó)模具工業(yè)技術(shù)改造最主要的內(nèi)容之一。但什么是高速加工？高速加工與傳統(tǒng)加工在加工工藝上有什么區(qū)別？高速加工也對(duì)加工設(shè)備、刀具夾具及相應(yīng)的CAD/CAM系統(tǒng)提出了什么特殊的要求？高速加工有什么技術(shù)優(yōu)勢(shì)等問(wèn)題一直成為我國(guó)模具行業(yè)的主要問(wèn)題之一。

    英國(guó)Delcam公司是世界上最早致力與高速加工工藝及相應(yīng)CAD/CAM技術(shù)研究的專業(yè)CAD/CAM集成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商之一。該公司也是世界上唯一擁有大型模具加工車間的CAD/CAM軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商。Delcam公司模具車間自1985年購(gòu)進(jìn)Briageport VF1000 高速加工中心多臺(tái)，用于進(jìn)行高速加工工藝的研究及高速加工專用CAM系統(tǒng)棗PowerMILL的開(kāi)發(fā)。1995年公司引進(jìn)行程為6M 的Mecof 5軸聯(lián)動(dòng)高速加工中心，以加強(qiáng)高速加工工藝及CAM系統(tǒng)的研究。1999年3月成功的舉辦了歐洲首次HSM技術(shù)研討會(huì)暨HSM現(xiàn)場(chǎng)加工展示會(huì)，來(lái)自世界各地的一百多位專家介紹了各自的經(jīng)驗(yàn)。

    高速加工技術(shù)在我國(guó)剛剛起步，眾多企業(yè)非常關(guān)注高速加工的發(fā)展及在模具行業(yè)的應(yīng)用，以及高速加工的工藝特點(diǎn)，高速加工對(duì)設(shè)備、刀具的特殊要求以及高速加工對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)的特殊要求。故將Delcam HSM技術(shù)研討會(huì)暨HSM現(xiàn)場(chǎng)加工展示會(huì)的資料整理成文，希望與我國(guó)從事模具高速加工的工程技術(shù)人員交流。本文所提出的觀點(diǎn)、所列出的數(shù)據(jù)僅代表個(gè)人觀點(diǎn)，特此說(shuō)明。

　二．關(guān)于高速加工的定義

    六十多年前，Salomon提出高速加工的概念并對(duì)高速加工進(jìn)行了深入的研究。其研究成果表明：隨著切削線速度的增加，溫度及刀具磨損會(huì)劇烈增加，當(dāng)切削線速度達(dá)到超過(guò)某臨界值時(shí)，切削溫度及切削力會(huì)減小，然后又隨著切削速度的增加而急劇增加。從右圖可看出，以刀具磨損的切削力為限制條件，前一個(gè)低于該值的區(qū)域是一般傳統(tǒng)加工。后一個(gè)低于該值的區(qū)域?yàn)楦咚偌庸�。由此也可看出，不同材料有不同的臨界值， 有其高速加工的特定范圍。刀具材料與質(zhì)量是高速加工最主要的限制條件之一。故高速加工不僅決定于主軸速度與刀具直徑，還與所切削的材料，刀具壽命及加工工藝等綜合因素有關(guān)。 5PKdMEK|q  
 

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    高速加工是在航空鋁合金材料零件加工發(fā)展起來(lái)的，高水平合金涂層刀具的壽命不時(shí)主要的限制因素。高速加工主要受設(shè)備主軸速度及材料熔點(diǎn)的限制，一般主軸速度為每分鐘50000~60000轉(zhuǎn)或更高。本文主要關(guān)注塑料模具、壓鑄模具、沖壓模具及鍛模等合金模具鋼的高速加工，這種材料的硬度一般超過(guò)洛氏50度，故高速加工的限制因素主要是刀具壽命，而非鋁加工中主軸速度的限制。對(duì)于小型模具的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)的加工，主軸速度可達(dá)40000轉(zhuǎn)以上。而大型汽車覆蓋件模具的加工，一般主軸速度12000轉(zhuǎn)/分以上的加工可稱為高速加工。 zh
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     三．高速加工的分類及與傳統(tǒng)加工方式的優(yōu)勢(shì)

        Delcam高速加工的研究表明，高速加工按其目的而言應(yīng)分為兩類：以實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間最大材料去除量為目的的高速加工以及以實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量加工表面與細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)為目的的高速加工。任何模具的高速加工都是這兩類技術(shù)的綜合運(yùn)用，模具生產(chǎn)作為系統(tǒng)工程而言，后者因極大地減少了鉗工拋光、修復(fù)時(shí)間，減少甚至消除了部分工序，對(duì)模具生產(chǎn)周期縮短起了更大的作用。

    與傳統(tǒng)加工方式相比，高速加工（HSM）的優(yōu)勢(shì)如下：

    HSM與傳統(tǒng)加工方式在模具制造工序上的變化：

    （2）高速加工可獲得高質(zhì)量的加工表面

    因高速加工采取了及小的進(jìn)給量與切深，故可獲得很高的表面質(zhì)量，有時(shí)甚至可以省去鉗工修光的工序，因表面質(zhì)量的提高省去了修光及點(diǎn)火花等工序所節(jié)約的時(shí)間。