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针对模具高速精加工才能的工艺计划

模具的高速精加工依附如今的机床主轴转速才能是部分可行的。不管应用的设备是小型立式加工中心还是更新的大型卧式加工中心，现在的主轴能很轻易地达到10000r/min的转速。这种速度很轻易被今天的刀具安全夹持方法所蒙受，这些夹持方法包含精密弹簧夹头或热胀刀柄、机械或液压夹头。一个同等重要的模具高速精加工概念是刀具的高进给率。与更高的转速联合在一起，在获得良好表面光洁度所需的小切深和小步距条件下，高进给率产生更佳的加工成果。目前，可利用于淬硬至55HRC的模具高速铣的山高公司刀具能正常地以1200mm/min的进给量进行加工，应用PVD涂层的细颗粒硬质合金刀片可获得Ra0.63μm的光洁度。轴向和径向切深分辨为0.05mm和0.25mm。 
　　刀具选项阵列　
　　　　　　　　　　　 
　　为逢迎大多数模具加工的请求（包含高速精加工），山高推出了一种通用的分体式可转位铣刀新包装。这种分体式铣刀包含价格适中的钢制刀杆和螺纹旋进的各种型式的切削刀头。供给尺度设计的用于粗加工和半精仿形加工的球头刀头和一种用于大切深或侧面铣削的玉米刃型式球头刀头。后面这种设计，刀头上的周边刀片排列成螺旋刃情势，粗加工时可对宽范畴模具材料供给安稳、避振的切削。山高的这种设计还在尺度的刀杆式球头立铣刀扩充系列里供给。在新的分体铣刀系列里，还供给针对直壁零件高速精加工的120°球头和能用于高金属切除率仿形粗加工的纽扣型刀头。 
　　　　　　　　　　　 
　　为了完善模具刀具的系列，山高供给小直径球头立铣刀（10～16mm），特别设计用于高速精加工，它是受欢迎的“小魔王”模块化立铣刀系统的一部分。这些刀具轻易组装，通过简略地把精密磨削的硬质合金刀片旋进一种可重复应用且价格适中的钢制刀杆中即可。　
　　直壁零件的高速精加工　
　　　　　　　　　　　 
　　迄今，直壁零件已成为模具高速精铣生产的绊脚石。在每一次向下撞击后，传统的90°球头立铣刀通常使得加工的那些零件缩回，中断了加工循环并使刀具受摩擦影响而引起刀片磨损。山高对于这个标题已有解决计划，在刀杆和刀片背部前延伸一个120°切削刃的切削头。这种设计的刀具使得背部的切削刃与正面的切削刃一样能进行切削，答应在一系列持续下行和上行中切除金属。这不仅供给了一个不中断和更快的加工循环，还打消了刀具摩擦和由此引起的刀片磨损，从而获得更长的刀具寿命和更好的表面光洁度。　
　　针对大金属切除率的钮扣式立铣刀 
　　　　　　　　　　　 
　　在模具加工里的术语“高速加工”实际上意味着两个不同的方面。首先，它意味着在很高主轴转速和超高进给率的精加工中保证加工表面光洁度好到足以明显减少甚至打消在钳工台上的帮助手工精加工。另外，这个术语还指在加速的金属切除率下进行重载粗加工。　
　　　　　　　　　　　 
　　在这个意义上，所谓的“钮扣”立铣刀作为一种重要的新刀具已经呈现。这种立铣刀的典范特点是很厚的、有山高专利设计可供给更佳强度和安全性的集成刀垫的圆刀片。组合特别的正角槽形，它们能蒙受很高的金属切除率。　
　　　　　　　　　　　 
　　在山高用于模具加工的分体式铣刀里，供给能用于仿形粗加工的钮扣刀头，在加工深的封闭型腔时，其金属切除率是传统球头铣刀的四倍。山高已经开发了这些刀具作为封闭型腔粗加工的一个选择（有这样的目标往延伸其应用范畴，但不是定义）。对传统球头立铣刀满足的工具制作者可持续应用本来的刀具。但是更多的积更进取的工厂可能想要考虑用于重粗加工的钮扣式立铣刀带来的利益。在封闭型腔加工时，它们不仅能更地切除金属，通常还能供给比球头铣刀更长的寿命，这是由于有时在球头铣刀的利用里有严重的摩擦。 
　　针对淬硬材料的锋利切削刃　
　　　　　　　　　　　 
　　所有山高小魔王模具刀具采用PVD涂层的细颗粒硬质合金可转位刀片，它有精密磨削过的两个有效切削刃。这些刀片的一个明显特征是它们超锋利的切削刃——这体现了一种不同于传统上认为在很高进给率下需要用切削刃抵抗淬硬材料观点的创新思想。　
　　　　　　　　　　　 
　　在研发这些刀片时，山高把重点放在高生产率下获得良好表面光洁度所需的高速高进给的自由切削槽形。在小的轴向切深和更小的径向切深使得步距更小化，锋利的切削刃对穿透淬硬工件材料和直接利用自由切削是必需的。正是这种槽形使得供给高生产率、可靠的刀具性能和良好的刀具寿命成为可能。山高还供给用于淬硬模具钢高速粗加工和精加工的镶焊PCBN的小魔王球头立铣刀。这里主轴必需倾斜30度以防止在刀鼻处的零速度。　
　　其它的发展和思考　
　　　　　　　　　　　 
　　除了刀具的发展，很多其它的发展支撑模具加工生产率的新水准。一个例子是CNC卧式加工中心，它正敏捷调换用于模具和航空产业的传统立式CNC加工中心。卧式加工中心的重要利益是答应自然排屑，大大减少封闭型腔加工的切屑再切削标题。　
　　　　　　　　　　　 
　　另一个技巧发展答应提高球头立铣刀的性能。这是一种首先由欧洲推出的调剂技巧，由于考虑到刀片中心的零切削速度引起的摩擦。为了打消摩擦和由此引起的光洁度变差及刀片快速磨损，一种利用日益增多的把持是把机床主轴倾斜30度，使得刀鼻处移至一个有效切削直径而获得有效的切削。　
　　　　　　　　　　　 
　　还有其它的技巧发展，为了在模具生产中减少对粗加工的需求，盘算机天生接近终更外形的铸件正在欧洲被广泛应用。固然竞争压力确定不可避免地在世界范畴内延伸这个技巧，但在美国和加拿大的模具工厂几乎持续排外主义地用整体硬质合金刀具加工他们的模具。对于现在，那比给予对粗加工刀具的创新更重要，如玉米刃、球头和钮扣式立铣刀能以更高的进给率切除淬硬材料。　
　　　　　　　　　　　 
　　对于模具加工里所有的高速利用，留心力也必定要有一些更远的考虑。例如必需牢记高速主轴在提高切削速度的同时答应进给率大幅提高。这使得小直径刀具既能用于粗加工也能用于精加工成为可能，在同样的时间获得雷同或更好的生产率，同时答应以更接近的近似值来得到终更外形。基于选择准确的刀杆设计，刀具平衡还对于防止过量的振动和由此的能对刀具寿命、表面光洁度、尺寸精度甚至是主轴寿命有不良影响的刀具跳动是重要的。　
　　　　　　　　　　　 
　　还有其他关于CNC机床的考虑。为了在很高的速度和进给量下有效加工模具的复杂雕刻表面，应用的机床应当是有“前瞻”功效的CNC。这是在正履行的运动之前扫描100到120行机床将要履行的程序块的才能，其成果是把持能对刀具轨迹和角度变换得出优化的进给率。用这个方法，机床能在加工复杂表面时保持高速和高精度，可能除了那些深型腔和复杂的外形。 
　　前瞻 
　　　　　　　　　　　 
　　什么是将来的发展方向？一个断定的事情是更高的切削速度。主轴转速在60000～80000r/min之间的几种加工中心模型不久将推出，驱动马达的功率在100马力以上（约略的估计是1马力必定至少供给主轴转速1000rpm。）不用说，这些快速有力的机床将对机床制作商在很多范畴安顿新的需求，包含安全性（经常被疏忽的）。当前，取决于刀具的直径，例如山高小魔王系列的球头立铣刀能安全地运行在切削速度高到大约3600m/min。但是这是一个可能不被很多其它的小直径刀具匹配的尺度，尤其是那些中心锁紧螺钉或用于刀片固定的压块设计。固然你的机床可能具备高速加工才能，但你不能主动地假定你的刀具也具备这样的才能。确信这一点是重要的。