模具制造论文

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高速切削技术和高速切削刀具在模具制造中的应用研究

　　　　摘要　　高速切削技术是对传统金属切削加工技术革命性的变化。而高速切削刀具为高速切削提供了硬件基础。随着模具制造业的不断发展，高速切削技术和高速切削刀具已经在模具加工制造中得到越来越广泛的应用。

　　　　关键词　　高速切削 高速切削刀具 模具制造

　　　　高速切削(英文为High Speed Machining，简称HSM)虽然至今仍没有明确的定义，但其概念的起源可以追溯到20世纪20年代末.德国切削物理学家Carl.J.Salomon博士1929年进行的超高速切削模拟试验，并于1931年4月发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削的设想。随着装备制造业的不断发展，高速切削加工技术也逐步发展起来。在薄壁有色金属，石墨材料.淬硬模具等难加工、高硬度材料中，高速切削加工技术优势明显。给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。但要实现高速切削，好的刀具是关键。

　　　　一、高速切削加工技术在模具制造中的应用　　目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业和模具行业.尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域.显示了强大的功能。其高效、高质量为人们所推崇。国内高速切削加工技术的研究与应用始于20世纪90年代，应用于模具、航空、航天和汽车工业。但采用的高速切削CNC机床、高速切削刀具和CAD/CAM软件等以进口为主。随着我国社会主义市场经济的蓬勃发展，作为制造业的重要基础的模具行业迅速发展，这为高速铣削技术的应用和发展提供了广阔的空间。

　　　　高速铣削和高速车削技术因每一刀切削排屑量小，切削深度小.即ap与ae很小，又被称为“轻切削”方式。但其切削线速度大，为传统的3-5倍，进给速度大，为传统的5一10倍。其优点在模具制造中可归结为：

　　　　l、减少了加工环节，简化加工工序。提高效率.延长模具使用寿命高速铣削加工技术加工时问短，产品精度高。可以获得十分光滑的加工表面，避免了电极的制造和费时的电加工(EDM)时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。同时，模具表面因电加工(EDM)产生白硬层消失了，扭变绝迹了，这样就提高了模具的寿命，减少了返修。因为电极的制造工作不需要了，所以模具改型只需通过CAD/CAM，使改型加快。

　　　　2、直接加工淬硬模具钢　　高速切削加工可完成高硬度材料和硬度高达HRC40-62淬硬钢的加工。如采用CBN高速切削刀具，在高速、大进给和小切削量的条件下.完成高硬度材料和淬硬钢的加工，不仅效率高出电加工(EDM)的3-6倍。而且获得十分高的表面质量(Ra0.4).基本上不用钳工抛光。

　　　　3、实现快速样件加工制造　　利用高速切削加工塑料和铝合金模型.通过CAD设计后可快速生成3D实体模型：比快速原型制造技术效率高、质量好。与传统的模具制造工艺相比高速加工缩短了模具的制造周期。另外市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削呵又快又好完成。而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。

　　　　上述优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的今天是非常适宜的。所以高速铣削得到了快速而广泛的推广。反过来。这又促进了高速铣削技术的发展。

　　　　二、高速切削刀具是实现高速加工技术的关键　　刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一.不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设.完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制。因为在目前机床所能达到的高速范同内，速度越高，刀具的磨损越快。因此，高速切削对刀具材料提出了更高的要求.除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还应突出要求高速切削刀具具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金刚石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C、N)基金属陶瓷、涂层刀具(CVD)和超细晶粒硬质合金等刀具材料。