在模具制造領域的十個常見問題解答

1.影響機床刀具材料可切削性的首要因素是什么？

    鋼的化學成分很重要。鋼的合金成分越高，就越難加工。當碳含量增加時，金屬切削性能就下降。鋼的結構對金屬切削性能也非常重要。不同的結構包括：鍛造的、鑄造的、擠壓的、軋制的和己切削加工過的。鍛件和鑄件有非常難于加工的表面。硬度是影響金屬切削性能的一個重要因素。一般規律是鋼越硬，就越難加工。高速鋼（HSS）可用于加工硬度Z高為330-400HB的材料：高速鋼+鈦化氮（TiN）涂層，可加工硬度Z高為45HRC的材料；而對于硬度為65-70HRC的材料，則必須使用硬質合金、陶瓷、金屬陶瓷和立方氮化硼（CBN）。

   非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響、例如Al2O3(三氧化二鋁)，它是純陶瓷，有很強的磨蝕性。Z后一個殘余應力，它能引起金屬切削性能問題。常常推薦粗加工后進行應力釋放工序。

2.什么是模具制造中主要的、共同的加工工序？

    切削過程至少應分為3個工序類型：

    粗加工、半精加工和精加工，有時甚至還有超精加工（大部分是高速切削應用）。殘余量銑削當然是在半精加工工序后為精加工而準備的。在每一個工序中都應努力做到為下一個工序留下均勻分布的余量，這一點非常重要。如果刀具路徑的方向和工作負載很少有快速的變化，刀具的壽命就可能延長，并更加可預測。如果可能，就應在專用機床上進行精加工工序。這會在更短的調試和裝配時間內提高模具的幾何精度和質量。

3. 在切削工藝中有沒有一個Z重要的因素？

    切削過程中一個Z重要的目標是在每一個工序中為每一種刀具創建均勻分布的加工余量。這就是說，必須使用不同直徑的刀具（從大到?。?，特別是在粗加工和半精加工工序中。任何時候主要的標準應是在每個工序中與模具的Z終形狀盡可能地相近。

    為每一種刀具提供均勻分布的加工余量保證了恒定而高的生產率和安全的切削過程。當ap/ae（軸向切削深度/徑向切削深度）不變時，切削速度和進給率也可恒定地保持在較高水平上。這樣，切削刃上的機械作用和工作負載變化就小，因此產生的熱量和疲勞也少，從而提高了刀具壽命。如果后面的工序是一些半精加工工序，特別是所有精加工工序，就可進行無人加工或部分無人加工。恒定的材料加工余量也是高速切削應用的基本標準。恒定的加工余量的另一個有利的效應是對機床導軌、球絲杠和主軸軸承的不利影響小。

4.什么時候應采用順銑，什么時候應采用逆銑？

    主要建議是：盡可能多使用順銑。

    當切削刃剛進行切削時，在順銑中，切屑厚度可達到其Z大值。而在逆銑中，為Z小值。一般來說，在逆銑中刀具壽命比在順銑中短，這是因為在逆銑中產生的熱量比在順銑中明顯地高。在逆銑中當切屑厚度從零增加到Z大時，由于切削刃受到的摩擦比在順銑中強，因此會產生更多的熱量。逆銑中徑向力也明顯高，這對主軸軸承有不利影響。

    在順銑中，切削刃主要受到的是壓縮應力，這與逆銑中產生的拉力相比，對硬質合金刀片或整體硬質合金刀具的影響有利得多。當然也有例外。當使用整體硬質合金立銑刀進行側銑（精加工）時，特別是在淬硬材料中，逆銑是首選。這更容易獲得更小公差的壁直線度和更好的90度角。不同軸向走刀之間如果有不重合的話，接刀痕也非常小。這主要是因為切削力的方向。如果在切削中使用非常鋒利的切削刃，切削力便趨向將刀“拉”向材料?？梢允褂媚驺姷牧硪粋€例子是，使用老式手動銑床進行銑削，老式銑床的絲杠有較大的間隙。逆銑產生消除間隙的切削力，使銑削動作更平穩。

5.為了獲得Z佳性能，銑刀應怎樣定位？

    切削長度會受到銑刀位置的影響。刀具壽命常常與切削刃必須承擔的切削長度有關。定位于工件中央的銑刀其切削長度短，如果使銑刀在任一方向偏離中心線，切削的弧就長。要記住，切削力是如何作用的，必須達到一個折中。在刀具定位于工件的中央的情況下，當刀片切削刃進入或退出切削時，徑向切削力的方向就隨之改變。機床主軸的間隙也使振動加劇，導致刀片振動。

    通過使用偏離中央，就會得到恒定的和有利的切削方向。懸伸越長，克服所有可能的振動也就越重要。

6.我應怎樣切削轉角才能沒有振動的危險？

    傳統的切削轉角的方法是使用線性切削（G1），在轉角的過渡不連續。這就是說，當刀具到達角落時，由于線性軸的動力特性限制，刀具必須減速。在電機改變進給方向前，有一短暫的停頓，這會產生大量的熱量和摩擦。很長的接觸長度會導致切削力的不穩定，并常常使角落切削不足。典型的結果是振動刀具越大和越長，或刀具總懸伸越大，振動越強。

此問題的Z佳解決方案：

● 使用圓角半徑比轉角半徑小的刀具。使用圓弧插補生成角落。這種加工方法在塊的邊界處不會產生停頓，這就是說，刀具的運動提供了光滑和連續的過渡，產生振動的可能性大大地降低了。

● 另一種解決方案是通過圓弧插補產生比圖紙上的規定稍大些的圓角半徑。這是很有利的，這樣，有時就可在粗加工中使用較大的刀具，以保持高生產率。

● 在角落處余下的加工余量可以采用較小的刀具進固定銑削或圓弧插補切削。

7.什么是開始切削型腔的Z佳方法？

共有4種主要方法：

● 起始孔的預鉆削，角落也可預鉆削。不推薦這種方法：這需要增加一種刀具，同時此刀具也要占據刀具室內空間。單從切削的觀點看，刀具通過預鉆削孔時因切削力而產生不利的振動。當使用預鉆削孔時，常常會導致刀具損壞。使用預鉆削孔，也會增加切屑的再切削。

● 如果使用球頭立銑刀或圓刀片刀具，通常采用啄銑，以保證全部軸向深度都得以切削。使用這種方法的缺點是排屑問題和使用圓刀片會產生非常長的切屑。

● Z佳的方法之一是使用X/Y和Z方向的線性坡走切削，以達到全部軸向深度的切削。Z后，可以以螺旋形式進行圓插補銑。這是一種非常好的方法，因為它可產生光滑的切削作用，而只要求很小的開始空間。

8.高速切削的目標是什么？

高速切削的主要目標之一是通過高生產率來降低生產成本。它主要應用于精加工工序，常常用于加工淬硬模具鋼。另一個目標是通過縮短生產時間和交貨時間提高整體競爭力。

達到這些目標的主要因素為：

● 一次（更少次數）裝夾的模具加工。

● 通過切削改善模具的幾何精度，同時可減少手工勞動和縮短試模時間。

● 使用CAM系統和面向車間的編程來幫助制定工藝計劃，通過工藝計劃提高機床和車間的利用率。

9.高速切削的實際優點是什么？

    刀具和工件可保持低溫度，這在許多情況下延長了刀具壽命。另一方面，在高速切削應用中，切削量是淺的，切削刃的吃刀時間特別短。這就是說，進給比熱傳播的時間快。

    低切削力得到小而一致的刀具彎曲。這與每種刀具和工序所需的恒定的加工余量相結合，是高效和安全加工的先決條件之一。

    由于高速切削中典型的切削深度是淺的，刀具和主軸上的徑向力低。這減少了主軸軸承、導軌和滾珠絲杠的磨損。高速切削和軸向銑削也是良好的組合，它對主軸軸承的沖擊小，使用這種方法可以使用懸伸較長的刀具而振動的風險不大。

    小尺寸零件的高生產率切削，如粗加工、半粗加工和精加工，在總的材料去除率相對低時有很好的經濟性。

    高速切削可在一般精加工中獲得高生產率，可獲得杰出的表面質量。表面質量常低于Ra0.2um。

    采用高速切削，使對薄壁零件的切削成為可能。使用高速切削，吃刀時間短，沖擊和彎曲減小了。

    模具的幾何精度提高了，組裝就容易和更快了。無論是什么人，技能如何，都能獲得CAM/CNC生產的表面紋理和幾何精度。如果花在切削上的時間稍多一些，費時的人工拋光工作可顯著減少。常?？蓽p少達60-100%！

    一些加工，如淬火、電解加工和電火花加工（EDM），可以大大減少。這就可降低投資成本和簡化后勤供應。用切削代替電火花加工（EDM），模具使用壽命和質量也得到提高。

    采用高速切削，可通過CAD/CAM很快改變設計，特別是在不需要生產新電極的情況下。

10.高速切削對切削刀具的典型特性或要求有哪些？

整體硬質合金：

● 高精度磨削，徑向跳動低于3微米。

● 盡可能小的凸出和懸伸，Z大的剛性，盡可能小的刀具彎曲變形和大的芯核直徑。

● 為了使振動的風險、切削力和彎曲盡可能小，切削刃和接觸長度應盡可能短。

● 超尺寸、錐度刀柄，這在小直徑時特別重要。

● 細晶?；w和為了得到高耐磨性的TiAIN涂層。

● 用于風冷或冷卻液的內冷卻孔。

● 適合淬硬鋼高速切削要求的堅固微槽形。

● 對稱刀具，Z好是設計保證平衡。