高速切削在模具加工方面的優越性和效益

摘 要：與傳統模具加工相比，高速切削在模具加工方面不僅能把模具的大小、形狀以及表面的粗糙度進行改善，還能把手工修磨這一環節減少掉，從而能把產品制造周期以及整個生產成本大幅度降低下來，因而高速切削在加工模具方面具有更大的優越性和更高的經濟效益，在模具制造中它得到了極其廣泛的應用。

關鍵詞：高速切削、模具加工、優越性、效益

中圖分類號： TG50 文獻標識碼：A

1概述

隨著社會的不斷發展，很多嶄新技術層出不窮，諸如高速切削加工技術，就是本世紀的一項高新尖端技術。這種高新技術與傳統加工比較起來，有了很大的進步，尤其是在加工方面，其加工主軸具有高轉速、切削進給具有高速度等特點，故高速切削是其一大亮點。但跟傳統加工方式比較起來，有關材料切削量在同樣單位時間內也要增加三到六倍。眾所周知，在對模具加工時若采用傳統的加工方式，以電火花來進行加工是通常所采用的一種方式，但在有關設計和制造電池時，其過程就是一個不僅僅要花費大量時間、而且還要花費大量精力的一個生產工藝過程。但在進行切削加工時，如果是采用這種高新技術——高速切削，由于這種技術實現了在極其狹小的空間加工，并且其表面結構具有質量很高的特點，因而大大降低和減少了電機的使用量和使用率。此外，在進行設計和制造電池，這種技術是以高速銑制造為主，因而大大提高了有關制造電池的生產效率。隨著科學技術的快速發展，帶來了高速切削技術的廣泛應用，在當代可以使用高速切削技術來進行加工很多模具。例如鍛模，由于其具有比較淺的模腔體，所以其刀具的使用年限得到大大延長；又如壓鑄模，由于其具有適當的尺寸，因而可大大提高其生產效率；再如有關吹塑模和注模，由于它們具有比較小的尺寸，因而其所投入生產成本均比較低，而且制造周期也比較短。綜上，有關切屑剛從刃口流出的溫度若采用高速切削技術可以大大降低下來，有關這個效果，鋁以及非鐵金屬要比生鐵或者鐵質合金來得突出，從而使得刀具的使用年限得到大大延長，這從下圖可見一斑。

2高速切削在進行模具加工時的優越性及其效益分析

2.1 可以有效提高精確度。在設計和制造機床時，若采用有限元來進行分析，與傳統的設計和制造方式進行比較，顯然是來的更為纖細和小巧，但是其剛性等物理性質顯然是比傳統的要來得強硬，在進行高速切削時所帶來的因快速移動而產生的動態變化可得到有效抵御，并使有關位移的精確度得到有效保障。實踐表明，當采用高速切削技術進行加工模具時，若其加工體積V ≤400mm×400mm×150mm，也就是該模具的長和寬均不大于400mm，高不大于150mm，這時所獲得的經濟效益最高，而運用這種技術進行加工的模具均具有比較小的尺寸，其長、寬、高均能滿足這一要求，故有很高的經濟效益。此外，材料為鋼材的模具，即使經過熱處理，其硬度達到63HRC，在對它進行修正時仍然可以運用高速切削技術來進行處理。

2.2 能有效改善表面質量。與傳統加工方式相比，高速切削技術可以把有關表面粗糙度大大降低下來，這主要是由于這種技術在加工過程中具有以下這些特點：第一，運用計算機控制系統及其輔助軟件來進行最適合的高速切削，這樣可以保證在整個高速切削過程中，不僅更為順滑，而且還給位流暢；第二，其所使用的HSK類型的刀具夾頭以及整體性刀具（硬質合金類型）絕大多數在進行修正時，是以動態平衡方式來進行修正的，這樣就可以做到把主軸以及刃具在加工過程中所受到的振動大大降低下來，從而把工作面必須具有的表面粗糙度保持下來；第三，在設計夾持立銑刀時是以最合適的比例來進行設計并加以實施——也就是刀夾內最小刀具長度L ∶ 該刀具直徑 D = 2 ∶ 1。

2.3 能把切削所產生的熱量大大降低下來。由于前切削是高速切削的主要工作方式，在加上極其高速的進給速度，當刀刃和工件接觸時，不僅帶來了極短的接觸長度，還帶來極短的接觸時間，這就把刀刃和工件之間的熱傳導極其有效地減少下來。至于采用傳統加工方式時，由于其刀刃和工件，不管是接觸時間還是接觸長度都比高速切削要來得長，因而在刀刃和工件接觸面將使大量熱量產生出來，這是運用傳統加工方式的一個不足之處。因此加工模具時采用高速切削，可以有效避免這種熱量過多情況出現，在整個加工過程中所，工作溫度都不會很高，這對于延長刀具的使用年限將大大有利。

如上圖a所示，M圖表示高速切削加工時的熱傳導過程，N圖表示傳統加工的熱傳導過程，由這幅示意圖可以比較清楚看出在對模具加工過程中，運用高速切削加工可大大減少切削過程中所產生的熱量。

2.4 有利于加工薄壁零件和部分替代某些工藝。采用高速切削加工模具，由于具有比較小的切削力，因而其穩定性往往都相當高，對于薄壁零件尤其是超薄壁零部件，不僅可以順利加工出來，而且可以高質量地加工出來。在具體加工過程中，這種高新技術所采用的加工方法是分層順銑方法來進行加工。對于那里薄壁零件，例如壁厚僅僅為0.2毫米左右，壁高也只有20毫米左右的零件，甚至是那些壁厚還不到0.1毫米的特超薄零部件，采用這種高速切削技術，由于這種技術所使用的刀刃和工件具有極其短的接觸時間，有關側壁變形這種情況可以有效地避開，也可以順利并且保證高質量加工出來，這是采用傳統加工方式所無法完成的。

此外這種高新技術還有一大特點，那就是加工不僅具有強度高，硬度也高，例如在當前即使硬度達到HRC60的零部件，也可以通過這種高速切削順利完成。所以經過熱處理硬化的零部件、工件都可以由這種高速切削來進行加工。有關電火花加工這一個工藝，是傳統加工模具所采用的一種工藝，其工藝過程可表示為：

當前加工模具時，由于傳統加工模具這種方法已被高速切削技術所替代，因而在加工模具的整個工藝過程中，其中的電火花加工就可以省略掉，這樣就使得整個加工工藝過程得到大大簡化，從而把整個生產過程中的投資成本也大大節省下來，因而促進了經濟效益的提高。

結語

總而言之，采用高速切削加工模具，由于其先進的技術應用，不僅可大大降低有關機床、刀具等等的投資以及它們相關的維護費用，還可以促使整個工藝過程得到有效簡化、促使產品質量的大幅度提高，與傳統加工方式相比較，在加工模具方面，高速切削這種技術具有顯著的優越性和經濟效益。

參考文獻

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