淬硬模具的高速加工还是一项新工艺,一些人还没有把握这项新技巧,但是只要遵守一些基础的准则就可以很好地利用该项技巧,并能充分施展它的优胜性,收到良好的后果。本文作者全面地先容了其中重要的工艺因素:机床、刀具、刀柄和编程。
模具加工重要有三种工艺:软加工、硬加工和电加工,根据模具的结构、硬度来决定采用哪种方法或者是它们的组合。
当模具很大、很深时,淬火前的粗加工、半精加工用软加工,淬火后的精加工用硬加工;小的、浅的模具可以在淬火后一次性铣成。假如模具壁很薄、模腔又很深,则采用电加工。
刀具的选择
加工淬硬模具时,准确选择铣刀很重要。有三种基础类型的铣刀:球头铣刀、圆角平头铣刀和尖角平头铣刀。通常,刀具是球头立铣刀。球头的大圆弧外形可以疏散高速加工淬硬金属时作用在刀刃上的切削力和切削热,并且加工出来的曲面较接近所需的外形。
假如模腔有一个大而平的底面,则在用球头立铣刀粗加工后,应应用圆角平头铣刀,这种刀具对力和热的疏散后果比球头立铣刀差。光角平头铣刀用在加工需要清根的部位,是在球头立铣刀或圆角平头铣刀已切出了尽可能多的余量之后再进行清根,这种刀具的光角很轻易崩刃。
刀具的刚性很重要,为了增加小直径铣刀的刚性,刀柄的直径做得比刀具直径大很多,以改良加工光洁度和延伸刀具寿命;刀具装夹的悬伸长度应尽可能短。
其次,刀柄的外形应适应模具的结构。通常应保持铣刀与工件的侧面有半度的间隙,例如工件的侧面是3°的斜面,则刀柄的外形做成5/2°,以获取更大的刚性。假如工件的侧面是90°的直面,则刀柄应采用细颈结构。
减少切削热
过多的切削热会使工件变形,下降加工精度。减少热量的一个方法是把持每次走刀的间距。
对于粗加工,走刀间距S应即是铣刀直径的25%~40%。而对于精加工,走刀间距可根据给定的刀痕高度H进行盘算。
走刀间距的大小决定了每条刀刃在每一转里参与切削的时间是非,或者说不参与切削的时间即冷却时间的是非,因此决定了积累在刀具里热量的多少。走刀间距大,刀刃在每一转里切削时间多,冷却时间少,使热量不断积累,刀具温度升高;反之,小的走刀间距可限制热量的产生和积累。因此,通过调节走刀间距的大小,可以把持热量和刀具的温度,并进一步提高切削速度而使切削温度仍低于涂层能蒙受的更高温度。
另一方面,还可以选择新的涂层,使刀具能蒙受更高的切削温度,即应用更高的切削速度。例如TiCN涂层的更高工件温度是400℃(720F),而TiAIN是800℃(1470F),由于它耐热性好,所以,TiAIN涂层更实用于高速加工淬硬的模具。
切削速度和进给量也是把持热量的关键因素,厚的切屑带走的热量多,留给工件的热量较少。假如切屑太薄,刀具在工件上挤压摩擦会导致工件发热。此外,大的切削截面可延伸刀具寿命,提高生产效率。
刀具的耐用度和装夹
用钝的刀具必需及时调换,那么怎样来判定刀具的磨损呢?通常可通过肉眼来观察:当刀具用钝时,切削时刀头部位会变红,表明力和温度都已超载。开端时这种灼红的色彩只呈现在刀尖的部位和材料切除量大的处所,时现时无,到磨钝时可以看到刀头部位持续发红。为便于看清这种红色,观察时可把机床照明关掉。
准确装夹铣刀对于淬硬模具加工十分重要,这涉及刀柄的公差、刀柄与刀夹的配合、安装后的径跳等因素。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。为此,刀柄的制作公差应是-0.0025mm到-0.005mm,结构应合适热缩装夹;而尺度规定的公差高达-0.0125mm,这会导致过大的径向跳动。此外,刀柄的圆度至少应保持在±0.00625mm。
装夹后的径向跳动造成切削负荷不均匀,有的刀刃负荷大,而另一部分刀刃负荷小,后者是淬硬模具加工更忌讳的。由径跳引起的振动会造成机床的颤振和刀具崩刃,因此要严格把持刀具的径跳,并应留心不要把刀柄抛光,由于刀柄抛光会下降夹持的可靠性。
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