淬硬模具的高速加工還是一項新工藝,一些人還沒有把握這項新技巧,但是只要遵守一些基礎(chǔ)的準(zhǔn)則就可以很好地利用該項技巧,并能充分施展它的優(yōu)勝性,收到良好的后果。本文作者全面地先容了其中重要的工藝因素:機床、刀具、刀柄和編程。
模具加工重要有三種工藝: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,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。假如模具壁很薄、模腔又很深,則采用電加工?!?
刀具的選擇
加工淬硬模具時,準(zhǔn)確選擇銑刀很重要。有三種基礎(chǔ)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。球頭的大圓弧外形可以疏散高速加工淬硬金屬時作用在刀刃上的切削力和切削熱,并且加工出來的曲面較接近所需的外形?!?
假如模腔有一個大而平的底面,則在用球頭立銑刀粗加工后,應(yīng)應(yīng)用圓角平頭銑刀,這種刀具對力和熱的疏散后果比球頭立銑刀差。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行清根,這種刀具的光角很輕易崩刃?!?
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很多,以改良加工光潔度和延伸刀具壽命;刀具裝夾的懸伸長度應(yīng)盡可能短?!?
其次,刀柄的外形應(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。假如工件的側(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
過多的切削熱會使工件變形,下降加工精度。減少熱量的一個方法是把持每次走刀的間距?!?
對于粗加工,走刀間距S應(yīng)即是銑刀直徑的25%~40%。而對于精加工,走刀間距可根據(jù)給定的刀痕高度H進行盤算。
走刀間距的大小決定了每條刀刃在每一轉(zhuǎn)里參與切削的時間是非,或者說不參與切削的時間即冷卻時間的是非,因此決定了積累在刀具里熱量的多少。走刀間距大,刀刃在每一轉(zhuǎn)里切削時間多,冷卻時間少,使熱量不斷積累,刀具溫度升高;反之,小的走刀間距可限制熱量的產(chǎn)生和積累。因此,通過調(diào)節(jié)走刀間距的大小,可以把持熱量和刀具的溫度,并進一步提高切削速度而使切削溫度仍低于涂層能蒙受的最高溫度。
另一方面,還可以選擇新的涂層,使刀具能蒙受更高的切削溫度,即應(yīng)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涂層更實用于高速加工淬硬的模具。
切削速度和進給量也是把持熱量的關(guān)鍵因素,厚的切屑帶走的熱量多,留給工件的熱量較少。假如切屑太薄,刀具在工件上擠壓摩擦?xí)?dǎo)致工件發(fā)熱。此外,大的切削截面可延伸刀具壽命,提高生產(chǎn)效率?!?
刀具的耐用度和裝夾
用鈍的刀具必需及時調(diào)換,那么怎樣來判定刀具的磨損呢?通??赏ㄟ^肉眼來觀察:當(dāng)?shù)毒哂免g時,切削時刀頭部位會變紅,表明力和溫度都已超載。開端時這種灼紅的色彩只呈現(xiàn)在刀尖的部位和材料切除量大的處所,時現(xiàn)時無,到磨鈍時可以看到刀頭部位持續(xù)發(fā)紅。為便于看清這種紅色,觀察時可把機床照明關(guān)掉?!?
準(zhǔn)確裝夾銑刀對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,刀柄的制作公差應(yīng)是-0.0025mm到-0.005mm,結(jié)構(gòu)應(yīng)合適熱縮裝夾;而尺度規(guī)定的公差高達-0.0125mm,這會導(dǎo)致過大的徑向跳動。此外,刀柄的圓度至少應(yīng)保持在±0.00625mm?!?
裝夾后的徑向跳動造成切削負(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。由徑跳引起的振動會造成機床的顫振和刀具崩刃,因此要嚴(yán)格把持刀具的徑跳,并應(yīng)留心不要把刀柄拋光,由于刀柄拋光會下降夾持的可靠性。
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