淬 硬模具的高速加工
淬硬模具的高速加工還是一項(xiàng)新工藝，一些人還沒有掌握這項(xiàng)新技術(shù)，但是只要遵循一些基本的準(zhǔn)則就可以很好地應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)，并能充分發(fā)揮它的優(yōu)越性，收到良好的效果。本文作者全面地介紹了其中主要的工藝因素：機(jī)床、刀具、刀柄和編程。
模具加工主要有三種工藝：軟加工、硬加工和電加工，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、硬度來(lái)決定采用哪種方法或者是它們的組合。
當(dāng)模具很大、很深時(shí)，淬火前的粗加工、半精加工用軟加工，淬火后的精加工用硬加工；小的、淺的模具可以在淬火后一次性銑成。如果模具壁很薄、模腔又很深，則采用電加工。
刀具的選擇
加工淬硬模具時(shí)，正確選擇銑刀很重要。有三種基本類型的銑刀：球頭銑刀、圓角平頭銑刀和尖角平頭銑刀。通常，首選刀具是球頭立銑刀。球頭的大圓弧形狀可以分散高速加工淬硬金屬時(shí)作用在刀刃上的切削力和切削熱，并且加工出來(lái)的曲面較接近所需的形狀。
如果模腔有一個(gè)大而平的底面，則在用球頭立銑刀粗加工后，應(yīng)使用圓角平頭銑刀，這種刀具對(duì)力和熱的分散效果比球頭立銑刀差。光角平頭銑刀用在加工需要清根的部位，是在球頭立銑刀或圓角平頭銑刀已切出了盡可能多的余量之后再進(jìn)行清根，這種刀具的光角很容易崩刃。
刀具的剛性很重要，為了增加小直徑銑刀的剛性，刀柄的直徑做得比刀具直徑大許多，以改善加工光潔度和延長(zhǎng)刀具壽命；刀具裝夾的懸伸長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。
其次，刀柄的形狀應(yīng)適應(yīng)模具的結(jié)構(gòu)。通常應(yīng)保持銑刀與工件的側(cè)面有半度的間隙，例如工件的側(cè)面是3°的斜面，則刀柄的外形做成5/2°，以獲取最大的剛性。如果工件的側(cè)面是90°的直面，則刀柄應(yīng)采用細(xì)頸結(jié)構(gòu)。
減少切削熱
過多的切削熱會(huì)使工件變形，降低加工精度。減少熱量的一個(gè)方法是控制每次走刀的間距。
對(duì)于粗加工，走刀間距S應(yīng)等于銑刀直徑的25%～40%。而對(duì)于精加工，走刀間距可根據(jù)給定的刀痕高度H進(jìn)行計(jì)算。
走刀間距的大小決定了每條刀刃在每一轉(zhuǎn)里參與切削的時(shí)間長(zhǎng)短，或者說(shuō)不參與切削的時(shí)間即冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短，因此決定了積聚在刀具里熱量的多少。走刀間距大，刀刃在每一轉(zhuǎn)里切削時(shí)間多，冷卻時(shí)間少，使熱量不斷積聚，刀具溫度升高；反之，小的走刀間距可限制熱量的產(chǎn)生和積聚。因此，通過調(diào)節(jié)走刀間距的大小，可以控制熱量和刀具的溫度，并進(jìn)一步提高切削速度而使切削溫度仍低于涂層能承受的最高溫度。
另一方面，還可以選擇新的涂層，使刀具能承受更高的切削溫度，即使用更高的切削速度。例如TiCN涂層的最高工件溫度是400℃(720F)，而TiAIN是800℃(1470F)，由于它耐熱性好，所以，TiAIN涂層更適用于高速加工淬硬的模具。
切削速度和進(jìn)給量也是控制熱量的關(guān)鍵因素，厚的切屑帶走的熱量多，留給工件的熱量較少。如果切屑太薄，刀具在工件上擠壓摩擦?xí)?dǎo)致工件發(fā)熱。此外，大的切削截面可延長(zhǎng)刀具壽命，提高生產(chǎn)效率。
刀具的耐用度和裝夾
用鈍的刀具必須及時(shí)更換，那么怎樣來(lái)判斷刀具的磨損呢?通?？赏ㄟ^肉眼來(lái)觀察：當(dāng)?shù)毒哂免g時(shí)，切削時(shí)刀頭部位會(huì)變紅，表明力和溫度都已超載。開始時(shí)這種灼紅的顏色只出現(xiàn)在刀尖的部位和材料切除量大的地方，時(shí)現(xiàn)時(shí)無(wú)，到磨鈍時(shí)可以看到刀頭部位持續(xù)發(fā)紅。為便于看清這種紅色，觀察時(shí)可把機(jī)床照明關(guān)掉。
正確裝夾銑刀對(duì)于淬硬模具加工十分重要，這涉及刀柄的公差、刀柄與刀夾的配合、安裝后的徑跳等因素。刀柄與刀夾適當(dāng)?shù)呐浜瞎羁杀ＷC夾持的剛性、精度和一致性。為此，刀柄的制造公差應(yīng)是－0.0025mm到－0.005mm，結(jié)構(gòu)應(yīng)適合熱縮裝夾；而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差高達(dá)－0.0125mm，這會(huì)導(dǎo)致過大的徑向跳動(dòng)。此外，刀柄的圓度至少應(yīng)保持在±0.00625mm。
裝夾后的徑向跳動(dòng)造成切削負(fù)荷不均勻，有的刀刃負(fù)荷大，而另一部分刀刃負(fù)荷小，后者是淬硬模具加工最忌諱的。由徑跳引起的振動(dòng)會(huì)造成機(jī)床的顫振和刀具崩刃，因此要嚴(yán)格控制刀具的徑跳，并應(yīng)注意不要把刀柄拋光，因?yàn)榈侗鷴伖鈺?huì)降低夾持的可靠性。
模具加工主要有三種工藝：軟加工、硬加工和電加工，根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)、硬度來(lái)決定采用哪種方法或者是它們的組合。
當(dāng)模具很大、很深時(shí)，淬火前的粗加工、半精加工用軟加工，淬火后的精加工用硬加工；小的、淺的模具可以在淬火后一次性銑成。如果模具壁很薄、模腔又很深，則采用電加工。
刀具的選擇
加工淬硬模具時(shí)，正確選擇銑刀很重要。有三種基本類型的銑刀：球頭銑刀、圓角平頭銑刀和尖角平頭銑刀。通常，首選刀具是球頭立銑刀。球頭的大圓弧形狀可以分散高速加工淬硬金屬時(shí)作用在刀刃上的切削力和切削熱，并且加工出來(lái)的曲面較接近所需的形狀。
如果模腔有一個(gè)大而平的底面，則在用球頭立銑刀粗加工后，應(yīng)使用圓角平頭銑刀，這種刀具對(duì)力和熱的分散效果比球頭立銑刀差。光角平頭銑刀用在加工需要清根的部位，是在球頭立銑刀或圓角平頭銑刀已切出了盡可能多的余量之后再進(jìn)行清根，這種刀具的光角很容易崩刃。
刀具的剛性很重要，為了增加小直徑銑刀的剛性，刀柄的直徑做得比刀具直徑大許多，以改善加工光潔度和延長(zhǎng)刀具壽命；刀具裝夾的懸伸長(zhǎng)度應(yīng)盡可能短。
其次，刀柄的形狀應(yīng)適應(yīng)模具的結(jié)構(gòu)。通常應(yīng)保持銑刀與工件的側(cè)面有半度的間隙，例如工件的側(cè)面是3°的斜面，則刀柄的外形做成5/2°，以獲取最大的剛性。如果工件的側(cè)面是90°的直面，則刀柄應(yīng)采用細(xì)頸結(jié)構(gòu)。
減少切削熱
過多的切削熱會(huì)使工件變形，降低加工精度。減少熱量的一個(gè)方法是控制每次走刀的間距。
對(duì)于粗加工，走刀間距S應(yīng)等于銑刀直徑的25%～40%。而對(duì)于精加工，走刀間距可根據(jù)給定的刀痕高度H進(jìn)行計(jì)算。
走刀間距的大小決定了每條刀刃在每一轉(zhuǎn)里參與切削的時(shí)間長(zhǎng)短，或者說(shuō)不參與切削的時(shí)間即冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短，因此決定了積聚在刀具里熱量的多少。走刀間距大，刀刃在每一轉(zhuǎn)里切削時(shí)間多，冷卻時(shí)間少，使熱量不斷積聚，刀具溫度升高；反之，小的走刀間距可限制熱量的產(chǎn)生和積聚。因此，通過調(diào)節(jié)走刀間距的大小，可以控制熱量和刀具的溫度，并進(jìn)一步提高切削速度而使切削溫度仍低于涂層能承受的最高溫度。
另一方面，還可以選擇新的涂層，使刀具能承受更高的切削溫度，即使用更高的切削速度。例如TiCN涂層的最高工件溫度是400℃(720F)，而TiAIN是800℃(1470F)，由于它耐熱性好，所以，TiAIN涂層更適用于高速加工淬硬的模具。
切削速度和進(jìn)給量也是控制熱量的關(guān)鍵因素，厚的切屑帶走的熱量多，留給工件的熱量較少。如果切屑太薄，刀具在工件上擠壓摩擦?xí)?dǎo)致工件發(fā)熱。此外，大的切削截面可延長(zhǎng)刀具壽命，提高生產(chǎn)效率。
刀具的耐用度和裝夾
用鈍的刀具必須及時(shí)更換，那么怎樣來(lái)判斷刀具的磨損呢?通?？赏ㄟ^肉眼來(lái)觀察：當(dāng)?shù)毒哂免g時(shí)，切削時(shí)刀頭部位會(huì)變紅，表明力和溫度都已超載。開始時(shí)這種灼紅的顏色只出現(xiàn)在刀尖的部位和材料切除量大的地方，時(shí)現(xiàn)時(shí)無(wú)，到磨鈍時(shí)可以看到刀頭部位持續(xù)發(fā)紅。為便于看清這種紅色，觀察時(shí)可把機(jī)床照明關(guān)掉。
正確裝夾銑刀對(duì)于淬硬模具加工十分重要，這涉及刀柄的公差、刀柄與刀夾的配合、安裝后的徑跳等因素。刀柄與刀夾適當(dāng)?shù)呐浜瞎羁杀ＷC夾持的剛性、精度和一致性。為此，刀柄的制造公差應(yīng)是－0.0025mm到－0.005mm，結(jié)構(gòu)應(yīng)適合熱縮裝夾；而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公差高達(dá)－0.0125mm，這會(huì)導(dǎo)致過大的徑向跳動(dòng)。此外，刀柄的圓度至少應(yīng)保持在±0.00625mm。
裝夾后的徑向跳動(dòng)造成切削負(fù)荷不均勻，有的刀刃負(fù)荷大，而另一部分刀刃負(fù)荷小，后者是淬硬模具加工最忌諱的。由徑跳引起的振動(dòng)會(huì)造成機(jī)床的顫振和刀具崩刃，因此要嚴(yán)格控制刀具的徑跳，并應(yīng)注意不要把刀柄拋光，因?yàn)榈侗鷴伖鈺?huì)降低夾持的可靠性。
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