淬硬模具的高速加工艺是一种非常实用的加工工艺。本文中,我们将从机床的选择、刀具的选择与装夹、减少切削热以及编程这几个方面,讲解一下该工艺中需要注意的一些要点。
工欲善其事必先利其器——高性能机床的使用
机床的进给速度必须与主轴转速相匹配,这是一个很简单的常识。如果机床主轴转速较低,那么进给速度也会受“拖累”。所以,想要提高淬硬模具加工的效率,就必须使用主轴转速高的机床。同时,对机床的刚性和精度也有着较高的要求。
另外,机床的数控系统也起到了举足轻重的作用。模具加工机床的数控系统需要处理大量数据,数控系统的数据处理能力弱,就会影响机床的加工效率。高效加工机床数控系统应具备很高的加减速补偿能力、伺服系统响应速度、插值运算速度、反馈系统分辨率以及运动部件的质量。
宝刀在手,万事无忧——刀具的选择与装夹
加工淬硬模具时,常使用三种类型的铣刀:球头铣刀、圆角平头铣刀和尖角平头铣刀。其中,球头立铣刀作为首选,其球头的大圆弧形状可以分散高速加工时产生的切削力及切削热,加工出的形状精度也不错。圆角平头铣刀对切削力和切削热的分散效果不如球头立铣刀,但更适合于精加工,尤其适合于对大而平的底面进行精加工。光角平头铣刀适合用在需要清根的部位,但必须是在前两种铣刀已经切除了尽可能多的余量之后,因为这种刀具在光角处很容易发生崩刃。
另外,为了提高直径较小的铣刀的刚性,应使刀柄直径尽可能大,比刀具直径大许多,而装夹的悬伸长度应尽可能短。刀柄的形状应适应模具的结构。刀具装夹时,要充分考虑刀柄的公差及刀柄与刀夹的配合、安装后是否会发生径跳等因素。刀柄与刀夹适当的配合公差可保证夹持的刚性、精度和一致性。因此,刀柄的制造公差应该保持在-0.0025毫米到-0.005毫米以内,圆度至少应保持在±0.00625毫米。
热量是切削的大敌——如何减少切削热
在加工中,过大的切削热对加工质量和加工设备非常不利,不仅容易引起工件变形,从而降低了加工精度,还有可能降低刀具的强度,造成刀具损坏。因此,控制切削热的产生是非常有必要的。
一方面,可以通过控制每次走刀的间距达到减少热量的效果。因为走刀间距决定了每条刀刃在每一转里参与切削的时间长短,而不参与切削的部分就可以进行冷却,所以走刀间距越小,越容易起到散热作用。粗加工的走刀间距应在铣刀直径的25%到40%之间,而精加工的走刀间距可根据给定的刀痕高度H来进行计算。
另一方面,适当选择刀具涂层也可以提高刀具的耐热性,增加刀具能够承受的最高加工速度。例如TIAIN涂层,因为具有很好的耐热性,就非常适合于高速加工淬硬的模具。除此之外,较厚的切屑有利于带走大量的热,而大的切削截面也可以延长刀具的使用寿命,并提高加工效率。
细节决定成败——数控编程中的一些要点
加工淬硬模具时,很多加工细节要靠数控编程来控制,而这些细节往往决定着加工的成败。比如,刀具切入模具的路径应该采用螺旋插补的方式,这样可以保证切入过程足够平稳;在一些不能从侧面或螺旋切入的场合中,应采用斜波切入,避免轴向切入。此外,编程还决定了径向走刀的大小和切削深度。
总之,要实现淬硬钢的高效加工,需要合理地应用机床、刀具、刀夹和编程技术,把每一个因素都考虑周到,才能达到预期的理想效果。