楊淑君

黃巖第一職業(yè)技術(shù)學(xué)校，浙江臺州 318020

1 模具制造技術(shù)的發(fā)展與變化

在模具行業(yè)快速發(fā)展的今天，對于模具的加工性能以及使用壽命的要求都越來越高，無論是哪種類型的模具，在其模具型腔的組成元件中，都應(yīng)該采用強度較高且耐磨性好的材料來進行制造。由于這些材料在熱處理之后將具有很高的硬度，因此傳統(tǒng)的加工方式無法對其進行加工。面對這種情況最好的解決方法，當(dāng)數(shù)使用特種加工。而我國的模具型腔加工，在很長一個時期都是由電火花加工獨霸天下。

電火花加工屬于一種以放電燒蝕的微切削技術(shù)，其加工時間非常長，并且使用電火花在工件的表面，實施局部高溫放電式的燒蝕時，容易造成工件表面的某些性能受到損傷，從而在其表面出現(xiàn)一些微細(xì)裂紋，導(dǎo)致表面粗糙度不能滿足模具的相關(guān)要求。此外，在完成電加工之后的工件，還需要進行較長時間的手工研磨以及拋光處理，這些都是造成其生產(chǎn)效率低的重要原因，然而在許多領(lǐng)域中，模具在其新產(chǎn)品的開發(fā)速度及生產(chǎn)效率中，都起著非常重要的作用，因此，急需對其加工技術(shù)進行創(chuàng)新。

經(jīng)過不斷的探索與研究，模具制造出現(xiàn)了一項全新的技術(shù)——高速加工技術(shù)。其具有產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高以及能處理造型復(fù)雜的各種薄壁或硬質(zhì)的零件等特點。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，在模具的加工技術(shù)中，高速加工已代替了傳統(tǒng)加工中85%的份額，真正成為了當(dāng)前模具制造技術(shù)中的主流趨勢。

2 模具制造技術(shù)中的高速機床

高速機床必須滿足的技術(shù)要求包括：

主軸轉(zhuǎn)速快且功率高。一般情況下在對模具型腔的曲面進行高速加工時，常選用的是直徑較小的球頭銑刀，因為它的直徑在1mm～12mm之間，所以要求主軸必須具有極高的轉(zhuǎn)速，有的轉(zhuǎn)速能達到20000r/min～80000r/min，以便能夠進行高速切削。同時，由于型腔無論是粗加工還是細(xì)加工，均由工件的一次裝夾而成，因此，必須要求主軸具有的功率要高，通常在中等規(guī)格的加工中，其主軸的功率應(yīng)保持在10kW～40kW及以上。

機床的剛度要好。由于模具材料普遍的硬度及強度都很高，且常用于模具型腔加工的小直徑立銑刀，具有伸長量較大的特點，所以在加工過程中極易出現(xiàn)顫振現(xiàn)象，所以應(yīng)采用剛度大且精度高的電主軸。同時，為了提高工件的表面質(zhì)量及加工精度，機床還應(yīng)具有極好的動、靜態(tài)剛度，從而使機床的抗振能力、跟蹤精度及定位精度都得到一定程度的提高。

加速性能極佳。主軸一般從啟動開始到加速至最大轉(zhuǎn)速，所需的時間為1s～2s。工作臺在進行加速與減速時，也從常規(guī)的0.1g～0.2g，提高到了現(xiàn)在的1g～5g，以保證小圓角半徑在曲面加工時，能有效實現(xiàn)高速加工，并滿足型面的幾何精度要求。此外，對于機床進給速度來說則不能過快，通常保持在30m/min為宜。近來隨著變頻調(diào)速的主軸電動機與直線電動機被廣泛應(yīng)用于高速機床上，為模具制造中充分利用高速加工技術(shù)，創(chuàng)造了更有利的條件。針對某些復(fù)雜的模具制造時，還可以使用五軸聯(lián)動加工中心。這種機床的特點是除了直線運動的3個坐標(biāo)外，同時還有進給運動的2個坐標(biāo)，銑頭還可以與工作臺進行多軸聯(lián)動，從而把連續(xù)回轉(zhuǎn)進給變?yōu)楝F(xiàn)實，非常適合于加工較為復(fù)雜的腔曲面模具零件時使用。

3 模具制造技術(shù)中的高速刀具

高速刀具在模具的高速加工技術(shù)中，占據(jù)著非常重要的地位。由于在進行高速切削的時候，所產(chǎn)生出來的切削熱及對刀具的磨損程度，均比常規(guī)切削速度時要高出許多，所以在使用高速切削時，對刀具材料在性能方面便有了更高的要求。理想中的刀具材料首先必須滿足高硬度、高強度及耐磨性好的要求；其次，還應(yīng)該具有抗沖擊力強與韌度高的特點；另外就是化學(xué)穩(wěn)定性與熱硬性良好，具有較強的抗熱沖擊力。然而在實際的加工過程中，同時具備上述要求的材料還未找到，因此，常規(guī)的處理辦法是在抗沖擊力強的刀具材料基體上，覆蓋上具有耐磨性高與熱硬性好的涂層，或者是在硬質(zhì)合金或者陶瓷材料基體上，燒結(jié)上金剛石一類的超硬材料，使之成為性能優(yōu)良的高速加工刀具。在對刀具材料進行選擇的時候，應(yīng)根據(jù)實際情況對工件材料、加工精度、加工工序以及表面質(zhì)量要求等，進行合理的分析以后再選擇適宜的刀具材料。

此外，加工刀具的結(jié)構(gòu)、精度、動平衡以及斷屑和排屑能力等，都會對高速切削在表面質(zhì)量、生產(chǎn)效率以及刀具使用壽命等方面，造成直接的影響，因此，在進行設(shè)計與選擇的時候，必須做到科學(xué)且合理，同時還應(yīng)充分考慮到安全性能方面的問題。例如：對于模具零件的平面進行粗、精加工時，立銑刀應(yīng)選擇帶有可轉(zhuǎn)位刀片的。并且，為了使軸向加工的精度以及高速運轉(zhuǎn)過程中刀具的安全得到有力保障，刀具與機床在連接的方式上，幾乎不再使用過去7∶24長錐度刀柄，取而代之的是錐度為1∶10的HSK空心刀柄。

4 模具制造技術(shù)中的CAD/CAM

對于有效利用計算機技術(shù)來使其自身的設(shè)計與制造水平，能得到有效提高的行業(yè)之一便是模具制造業(yè)。從高速加工被廣泛用于模具制造以來，CAD(計算機輔助設(shè)計）、CAT（計算機輔助測量）及CAM（計算機輔助制造）等，均在模具制造中得到了更加有效的應(yīng)用。

其中CAD常用于對產(chǎn)品的造型設(shè)計問題進行處理，還能勝任對產(chǎn)品的可裝配性檢查以及對模型的設(shè)計工作，例如Cimatron、Mastercam及UG等軟件，均具備模具的設(shè)計與開發(fā)功能。值得一提的是UG這種設(shè)計軟件，它具有零件建模、數(shù)據(jù)讀入及自動模型布局等功能，只要充分利用好標(biāo)準(zhǔn)件庫與過程模板，便能讓初級設(shè)計人員同樣可以設(shè)計出高品質(zhì)、高性能的模具來，最終達到有效提高模具的設(shè)計工作效率。

因為模具型腔多由結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的曲面組合而成，所以對于數(shù)控編程來說這將是一項非常繁瑣的工作，并且編程質(zhì)量還會對模具加工質(zhì)量起到?jīng)Q定性的作用。在實際的操作過程中，影響編程質(zhì)量的因素很多，其中最主要的因素是加工工藝路線。傳統(tǒng)的加工工藝全憑編程人員自身的經(jīng)驗，很容易出現(xiàn)不合理、不科學(xué)的情況，導(dǎo)致模具制造的質(zhì)量有所下降，從而使工件進行返工，嚴(yán)重時還可使工件直接報廢，甚至于引發(fā)安全事故。若采用CAM軟件虛擬出一個加工仿真環(huán)境，那此類問題將迎刃而解。以虛擬仿真的方式，可對實際的加工環(huán)境及加工過程，進行一次動態(tài)化的模擬，它所展現(xiàn)出來的情景與真實加工的過程無任何不同。在模擬結(jié)束之后，技術(shù)人員便可根據(jù)模擬中反應(yīng)出來的各種情況，對加工工藝的路線進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。應(yīng)用了這項技術(shù)之后，不但可以使編程人員從巨大的精神負(fù)擔(dān)中解脫出來，又可以有效提高模具的加工質(zhì)量。

5 結(jié)論

高速加工技術(shù)，它是當(dāng)前制造業(yè)中較為先進的技術(shù)之一，是在電子信息技術(shù)的快速發(fā)展，與市場經(jīng)濟不斷進步下，所產(chǎn)生的一項新技術(shù)。它除了能夠有效提高模具在制造與加工時的速度與效率，同時還提高了模具本身的質(zhì)量。相信在加工設(shè)備與加工材料不斷進行新舊更替的今天，高速加工技術(shù)在經(jīng)過了不斷的改進與完善后，其技術(shù)性能必將更加成熟穩(wěn)定。

當(dāng)然，電加工技術(shù)也有其適宜的加工范圍，例如對一些較深的小孔、表面精密加工、尖角以及窄槽的加工。所以，高速加工技術(shù)只能說在某些方面的加工效果，要明顯優(yōu)于電加工技術(shù)，但卻不能完全取代電加工技術(shù)，因此，二者應(yīng)做到取長補短，相輔相成，為模具加工提供更實用的技術(shù)。并且還有一點是需要我們注意的，對于高速加工設(shè)備來說，其一次性資金投入量較大，某些規(guī)模不是很大的模具廠根本無力承受。而從我國模具廠的規(guī)模來看，小規(guī)模的模具廠與電加工工廠數(shù)量不在少數(shù)，所以在短期內(nèi)高速加工技術(shù)還不會給電加工技術(shù)帶來太大的沖擊力。

但是可以肯定的是，在不久的將來高速加工技術(shù)，一定能成為我國模具加工中的主要技術(shù)之一，模具行業(yè)也將迫于形勢對加工設(shè)備進行更新?lián)Q代，當(dāng)前許多實力強大且有遠見的模具制造企業(yè)，都紛紛開始引進該項技術(shù)，以此增強自身的競爭力，把被動變?yōu)橹鲃?，從而更好地迎接由新技術(shù)所帶來的機遇與挑戰(zhàn)。

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