高速切削技術

　　

　　1.高速切削特點與優勢

　　

　?。?）相比于普通數控機床，高速切削機床具有如下特點：①具有高切削速度和高主軸轉速。

　　

　?、诰哂懈呖焖僖苿铀俣龋焊咚巽姶驳目焖僖苿铀俣冗_到了30～90m/min。③金屬切除率高，切削效率高：切削45鋼時，金屬切除率通常為300～600cm3/min。④具備高剛性高精度。

　　

　?。?）上述特點決定如下優勢：使用高速切削，銑削深度較小，切削線速度和進給速度較高，銑削力低，切削產生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，吃刀時間短，沖擊和彎曲減小了，加工表面粗糙度值很?。恒娤麂X合金時可達Ra＝0.4～0.6μm，銑削鋼件時可達Ra＝0.2～0.4μm。無需拋光、研磨等二次加工處理，有效地提高了模具的加工精度。

　　

　　有利于加工薄壁模具和整體結構式零件，高速切削的材料去除率通常是常規的3～5倍，在精加工中獲得高生產率。如高速切削可使飛機大量采用整體結構零件，明顯減輕部件重量，提高零件可靠性，減少裝配工時。在數碼產品或繼電器等電子產品中，薄壁模具加工困難，采用高速銑削技術可以大大改善，能加工出壁厚0.2mm、壁高20mm的薄壁零件。

　　

　　2.高速切削應用條件

　　

　　由于高速加工技術具有諸多特點以及模具零件具有復雜的型面，因此，模具高速加工技術對加工系統中的機床、刀具、數控系統等都提出了更高要求。

　　

　?。?）高速主軸機床能實現高速切削的關鍵是機床的高速主軸。目前用于模具加工的高速切削機床主要是高速加工中心、高速銑床等，要求主軸轉速為10000r/min～40000r/min，另外還要求主軸能夠快速升速、減速，即具有很高的加速度、減速度。高速旋轉的主軸要求軸承具有高承載能力、高剛度、高回轉精度以及高使用壽命。

　　

　　（2）高速機床動態特性高速切削機床對其支承件的靜態、動態特性要求很高，機床床身要具有高的靜剛度、動剛度、熱剛度，好的結構剛性，足夠的支承強度，高水平的阻尼特性，從而使機床固有頻率遠離高速切削時發生顫振的頻率，進而使機床具有好的動態響應特性。

　　

　?。?）高速切削刀具系統高速切削加工時，高速刀柄的動平衡等級需達2.5G及主軸zui高轉速以上，用以保護主軸軸承壽命，而刀柄本身的錐面精度必須≤AT3，表面粗糙度值必須達到Ra≤0.4μm。

　　

　　高速切削不但要求刀具具有良好的耐熱性、耐磨損性和抗破損性，同時對其動平衡質量也提出了嚴格要求。高速切削時，由于主軸轉速很高，不平衡質量將引起非常大的慣性離心力，影響刀具壽命、加工精度和加工效率。針對鋁合金、鑄鐵、鋼、鈦合金等不同加工材料，應合理地選擇刀具。目前常用的高速切削刀具材料有：硬質合金及其涂層、陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、超硬材料金剛石、聚晶金剛石和金剛石涂層等。

　　

　?。?）高速切削的數控編程由于模具的型面復雜，通常采用CAD三維設計軟件建模。為充分發揮高速切削的高精度、率等特點，不但要求數控系統具有高速編程計算功能，對編程人員的專業水平及綜合能力提出更高要求。

　　

　　電火花加工

　　

　　電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工（英文簡稱EDM）。電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件：①加工各種硬、脆材料，如硬質合金和淬火鋼等。②加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等，如各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜等模具。

　　

　　電火花加工包括電極的制作和EDM放電加工

　　

　　1.電極的制作

　　

　　電極制作主要采用三軸數控機床來加工，機床穩定性要好，三軸運動要均勻穩定不振動，主軸回轉精度也要好?？稍谕慌_機床上進行電極的粗加工、半精加工和精加工。

　　

　　電極包括石墨（碳）和銅電極。

　　

　　石墨與紫銅電極在CNC加工的特點：①石墨電極加工性能好，易于加工各種復雜的形狀，切削阻力為銅的1/5，加工效率為銅的兩倍，且其強度很高，耐高溫，熱膨脹率極小，對于超高（50～90mm）、超?。?.2～0.5mm）的電極，加工時不易變形。②比重輕，比重為銅的1/5，常用于重、大及整體電極加工。③石墨對刀具的磨損較為嚴重，加工時產生的灰塵比較大，可能入侵到機床的導軌絲杠和主軸等，這就要求石墨加工機床有相應的處理石墨灰塵的裝置，機床密封性也要好，因為石墨有毒。

　　

　　2.電火花加工特點

　　

　?。?）電火花加工速度與表面質量模具在電火花機加工一般會采用粗、中、精分檔加工方式。

　　

　　粗加工采用大功率、低損耗的實現方式，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小，可以通過加工尺寸控制進行補償，或在不影響精度要求時予以忽略。

　　

　　石墨的導電性能好，在放電加工中能節省大量時間，粗加工優勢明顯。石墨電極放電速度比銅快，但損耗大，銅電極常用于模具精加工。但其加工表面往往需要拋光打磨，以提高模具表面質量。

　　

　　（2）電火花碳渣與排渣電火花機加工在產生碳渣和排除碳渣平衡的條件下才能順利進行。實際中，往往以犧牲加工速度去排除碳渣；另一個影響排除碳渣的原因是加工面形狀復雜，使排屑路徑不暢通。唯有積極開創良好排除的條件，對癥地采取一些方法來積極處理。有一定絕緣度的工作液作為放電介質，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是黏度較低、閃點較高、性能穩定的介質，如煤油、去離子水和乳化液等。

　　

　　（3）電火花工件與電極相互損耗電火花機放電脈波時間長，有利于降低電極損耗。電火花機粗加工一般采用長放電脈波和大電流放電，加工速度快電極損耗小。在精加工時，小電流放電必須減小放電脈波時間，這樣不僅加大了電極損耗，也大幅度降低了加工速度。放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導致電極損耗，影響成形精度。

　　

　　電火花加工與高速切削之比較

　　

　　高速銑削是一項系統技術，企業必須根據產品的材料和結構特點，購置合適的高速切削機床，選擇合適的切削刀具，采用*的切削工藝，以達到理想的高速模具加工效果。高速切削技術具有高的生產效率、加工精度、表面質量等優點，已成為*制造技術的重要組成部分，但其加工成本很高，如高性能的3～5軸數控機床、刀具、數控系統，專業的軟件及編程人員等。如在高速銑削加工中，刀具硬度必須比工件大，而數控電火花加工的電極材料不必比工件材料硬，可節省輔助時間和刀具費用。電火花加工是高速銑削加工的有力補充和堅強后盾，以柔克剛*的加工性能，在高速銑削無法加工的微小區域，或難以切削的材料、復雜形狀的型孔和型腔的模具和零件，發揮著極其重要的作用。

　　

　　現代模具制造的發展方向是兩者緊密相連，優勢互補。以注射模具為例，往往大面積、易于高速切削加工為優先使用，其他難以切削加工的型腔部分由電火花加工完成。

　　

　　總之，模具企業必需充分發揮兩種數控技術的各自優勢，并進行優化結合，才能發揮出模具加工的zui率

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