模具制作

1)影响材料可切削性的重要因素是什么?

  钢的化学成分很重要。钢的合金成分越高,就越难加工。当碳含量增加时,金属切削性能就降落。

  钢的结构对金属切削性能也非常重要。不同的结构包含:铸造的、铸造的、挤压的、轧制的和已切削加工过的。锻件和铸件有非常难于加工的表面。

  硬度是影响金属切削性能的一个重要因素。一般规律是钢越硬,就越难加工。高速钢(HSS)可用于加工硬度更高为330-400 HB的材料;高速钢+钛化氮(TiN)涂层,可加工硬度更高为45 HRC的材料;而对于硬度为65-70 HRC的材料,则必需应用硬质合金、陶瓷、金属陶瓷和立方氮化硼(CBN)。

  非金属参杂一般对刀具寿命有不良影响。例如Al2O3(氧化铝),它是纯陶瓷,有很强的磨蚀性。

  更后一个是残余应力,它能引起金属切削性能标题。经常推荐在粗加工落后行应力开释工序。

  2)模具制作的生产本钱由哪些部分组成?

  粗略地说,本钱的散布情况如下:

  切削65%

  工件材料20%

  热处理5%

  装配/调剂10%

  这也非常明白地表明了良好的金属切削性能和精良的总体切削解决计划对模具的经济生产的重要性。

  3)铸铁的切削特征是什么?

  一般来说,它是:

  铸铁的硬度和强度越高,金属切削性能越低,从刀片和刀具可预期的寿命越低。用于金属切削生产的铸铁其大部分类型的金属切削性能一般都很好。金属切削性能与结构有关,较硬的珠光体铸铁其加工难度也较大。片状石墨铸铁和可锻铸铁有精良的切削属性,而球墨铸铁相当不好。

  加工铸铁时碰到的重要磨损类型为:磨蚀、粘结和扩散磨损。磨蚀重要由碳化物、沙粒参杂物和硬的铸造表皮产生。有积屑瘤的粘结磨损在低的切削温度和切削速度条件下产生。铸铁的铁素体部分更轻易焊接到刀片上,但这可用提高切削速度和温度来克服。

  在另一方面,扩散磨损与温度有关,在高切削速度时产生,特别是应用高强度铸铁牌号时。这些牌号有很高的抗变型才能,导致了高温。这种磨损与铸铁和刀具之间的作用有关,这就使得一些铸铁需用陶瓷或立方氮化硼(CBN)刀具在高速下加工,以获得良好的刀具寿命和表面质量。

  一般对加工铸铁所请求的典范刀具属性为:高热硬度和化学稳固性,但也与工序、工件和切削条件有关;请求切削刃有韧性、耐热疲惫磨损和刃口强度。切削铸铁的满足程度取决于切削刃的磨损如何发展:快速变钝意味着产生热裂纹和缺口而使切削刃过早断裂、工件破损、表面质量差、过大的波纹度等。正常的后刀面磨损、保持平衡和锋利的切削刃正是一般需要努力做到的。

  4)什么是模具制作中重要的、共同的加工工序?

  切削过程至少应分为3个工序类型:

  粗加工、半精加工和精加工,有时甚至还有超精加工(大部分是高速切削利用)。残余量铣削当然是在半精加工工序后为精加工而准备的。在每一个工序中都应努力做到为下一个工序留下均匀散布的余量,这一点非常重要。假如刀具路径的方向和工作负载很少有快速的变更,刀具的寿命就可能延伸,并更加可猜测。假如可能,就应在专用机床上进行精加工工序。这会在更短的调试和装配时间内提高模具的几何精度和质量。

  5)在这些不同的工序中应重要应用何种刀具?

  粗加工工序:圆刀片铣刀、球头立铣刀及大刀尖圆弧半径的立铣刀。

  半精加工工序:圆刀片铣刀(直径范畴为10-25mm的圆刀片铣刀),球头立铣刀。

  精加工工序:圆刀片铣刀、球头立铣刀。

  残余量铣削工序:圆刀片铣刀、球头立铣刀、竖立铣刀。

  通过选择专门的刀具尺寸、槽形和牌号组合,以及切削参数和合适的铣削策略,来优化切削工艺,这非常重要。

  6)在切削工艺中有没有一个更重要的因素?

  切削过程中一个更重要的目标是在每一个工序中为每一种刀具创立均匀散布的加工余量。这就是说,必需应用不同直径的刀具(从大到小),特别是在粗加工和半精加工工序中。任何时候重要的尺度应是在每个工序中与模具的终更外形尽可能地相近。

  为每一种刀具供给均匀散布的加工余量保证了恒定而高的生产率和安全的切削过程。当ap/ae(轴向切削深度/径向切削深度)不变时,切削速度和进给率也可恒定地保持在较高程度上。这样,切削刃上的机械作用和工作负载变更就小,因此产生的热量和疲惫也少,从而提高了刀具寿命。假如后面的工序是一些半精加工工序,特别是所有精加工工序,就可进行无人加工或部分无人加工。恒定的材料加工余量也是高速切削利用的基础尺度。

  恒定的加工余量的另一个有利的效应是对机床——导轨、球丝杠和主轴轴承的不利影响小。

  7)为什么更经常将圆刀片铣刀作为模具粗加工刀具的?

  假如应用方肩铣刀进行型腔的粗铣削,在半精加工中就要往除大批的台阶状切削余量。这将使切削力产生变更,使刀具曲折。其成果是给精加工留下不均匀的加工余量,从而影响模具的几何精度。假如应用刀尖强度较弱的方肩铣刀(带三角形刀片),就会产生不可猜测的切削效应。三角形或菱形刀片还会产生更大的径向切削力,并且由于刀片切削刃的数目较少,所以他们是经济性较差的粗加工刀具。

  另一方面,圆刀片可在各种材料中和各个方向上进行铣削,假如应用它,在相邻刀路之间过渡较平滑,也可认为半精加工留下较小的和较均匀的加工余量。

  圆刀片的特征之一是他们产生的切屑厚度是可变的。这就使它们可应用比大多数其它刀片更高的进给率。圆刀片的主偏角从几乎为零(非常浅的切削)转变到90度,切削作用非常安稳。在切削的更大深度处,主偏角为45度,当沿带外圆的直壁仿形切削时,主偏角为90度。这也阐明了为什么圆刀片刀具的强度大——切削负载是逐渐增大的。粗加工和半粗加工应当总将圆刀片铣刀,如CoroMill200(见模具制作样本C-1102:1)作为。在5轴切削中,圆刀片非常合适,特别是它没有任何限制。

  通过应用良好的编程,圆刀片铣刀在很大程度上可代替球头立铣刀。跳动量小的圆刀片与精磨的的、正前角和轻切削槽形相联合,也可以用于半精加工和一些精加工工序。

  8)什么是有效切削速度(ve)和为什么它对高生产率非常重要?

  切削中,实际或有效直径上的有效切削速度的基础盘算总是非常重要。由于台面进给量取决于必定切削速度下的转速,假如未盘算有效速度,台面进给量就会盘算错误。

  假如在盘算切削速度时应用刀具的名义直径值(Dc),当切削深度浅时,有效或实际切削速度要比盘算速度低得多。如圆刀片CoroMill200刀具(特别是在小直径范畴)、球头立铣刀、大刀尖圆弧半径立铣刀和CoroMill390立铣刀之类的刀具(这些刀具请参见山特优品可乐满的模具制作样本C-1102:1)。由此,盘算得到的进给率也低得多,这严重下降了生产率。更重要的是,刀具的切削条件低于它的才能和推荐利用范畴。

  当进行3D切削时,切削时的直径在变更,它与模具的几何外形有关。此标题的一个解决计划是定义模具的陡壁区域和几何外形浅的零件区域。假如对每个区域编制专门的CAM程序和切削参数,就可以达到良好的调和和成果。

  9)对于成功的淬硬模具钢铣削来说,重要的利用参数有哪些?

  应用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时,一个需遵照的重要因素是采用浅切削。切削深度应不超过0.2/0.2mm(ap/ae:轴向切削深度/径向切削深度)。这是为了避免刀柄/切削刀具的过大曲折和保持所加工模具拥有小的公差和高精度。

  选择刚性很好的夹紧系统和刀具也非常重要。当应用整体硬质合金刀具时,采用有更大核心直径(更大抗弯刚性)的刀具非常重要。一条经验法则是,假如将刀具的直径提高20%,例如从10mm提高到12mm,刀具的曲折将减小50%。也可以说,假如将刀具悬伸/伸出部分缩短20%,刀具的曲折将减小50%。大直径和锥度的刀柄进一步提高了刚度。当应用可转位刀片的球头立铣刀(见模具制作样本C-1102:1)时,假如刀柄用整体硬质合金制作,抗弯刚性可以提高3-4倍。

  当用高速铣对淬硬模具钢进行精加工时,选择专用槽形和牌号也非常重要。选择像TiAlN这样有高热硬度的涂层也非常重要。
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