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IMD模具結(jié)構(gòu)25問(wèn)題解答吳貴弟 發(fā)表于 2006-12-17 20:48:00在模具制造領(lǐng)域的25個(gè)常見問(wèn)題解答 作者：lcc轉(zhuǎn)貼自：轉(zhuǎn)載點(diǎn)擊數(shù)：212文章錄入：admin 1)選擇模具鋼時(shí)什么是最重要的和最具有決定性意義的因素？ 成形方法可從兩種基本材料類型中選擇。 A)熱加工工具鋼，它能承受模鑄、鍛造和擠壓時(shí)的相對(duì)高的溫度。 B)冷加工工具鋼，它用于下料和剪切、冷成形、冷擠壓、冷鍛和粉末加壓成形。 塑料-一些塑料會(huì)產(chǎn)生腐蝕性副產(chǎn)品，例如PVC塑料。長(zhǎng)時(shí)間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體、酸、冷卻/加熱、水或儲(chǔ)存條件等因素也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。在這些情況下，推薦使用不銹鋼材料的模具鋼。 模具尺寸大尺寸模具常常使用預(yù)硬鋼。整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具。 模具使用次數(shù)長(zhǎng)期使用（1000000次）的模具應(yīng)使用高硬度鋼，其硬度為4865HRC。中等長(zhǎng)時(shí)間使用（100000到1000000次）的模具應(yīng)使用預(yù)硬鋼，其硬度為3045HRC。短時(shí)間使用（100000次）的模具應(yīng)使用軟鋼，其硬度為160250HB。 表面粗糙度許多塑料模具制造商對(duì)好的表面粗糙度感興趣。當(dāng)添加硫改善金屬切削性能時(shí)，表面質(zhì)量會(huì)因此下降。硫含量高的鋼也變得更脆。 2)影響材料可切削性的首要因素是什么？ 鋼的化學(xué)成分很重要。鋼的合金成分越高，就越難加工。當(dāng)碳含量增加時(shí)，金屬切削性能就下降。 鋼的結(jié)構(gòu)對(duì)金屬切削性能也非常重要。不同的結(jié)構(gòu)包括：鍛造的、鑄造的、擠壓的、軋制的和已切削加工過(guò)的。鍛件和鑄件有非常難于加工的表面。 硬度是影響金屬切削性能的一個(gè)重要因素。一般規(guī)律是鋼越硬，就越難加工。高速鋼（HSS）可用于加工硬度最高為330-400HB的材料；高速鋼+鈦化氮（TiN）涂層，可加工硬度最高為45HRC的材料；而對(duì)于硬度為65-70HRC的材料，則必須使用硬質(zhì)合金、陶瓷、金屬陶瓷和立方氮化硼（CBN）。 非金屬參雜一般對(duì)刀具壽命有不良影響。例如Al2O3（氧化鋁），它是純陶瓷，有很強(qiáng)的磨蝕性。 最后一個(gè)是殘余應(yīng)力，它能引起金屬切削性能問(wèn)題。常常推薦在粗加工后進(jìn)行應(yīng)力釋放工序。 3)模具制造的生產(chǎn)成本由哪些部分組成？ 粗略地說(shuō)，成本的分布情況如下： 切削65 工件材料20 熱處理5 裝配/調(diào)整10 這也非常清楚地表明了良好的金屬切削性能和優(yōu)良的總體切削解決方案對(duì)模具的經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的重要性。 4)鑄鐵的切削特性是什么？ 一般來(lái)說(shuō)，它是： 鑄鐵的硬度和強(qiáng)度越高，金屬切削性能越低，從刀片和刀具可預(yù)期的壽命越低。用于金屬切削生產(chǎn)的鑄鐵其大部分類型的金屬切削性能一般都很好。金屬切削性能與結(jié)構(gòu)有關(guān)，較硬的珠光體鑄鐵其加工難度也較大。片狀石墨鑄鐵和可鍛鑄鐵有優(yōu)良的切削屬性，而球墨鑄鐵相當(dāng)不好。 加工鑄鐵時(shí)遇到的主要磨損類型為：磨蝕、粘結(jié)和擴(kuò)散磨損。磨蝕主要由碳化物、沙粒參雜物和硬的鑄造表皮產(chǎn)生。有積屑瘤的粘結(jié)磨損在低的切削溫度和切削速度條件下發(fā)生。鑄鐵的鐵素體部分最容易焊接到刀片上，但這可用提高切削速度和溫度來(lái)克服。 在另一方面，擴(kuò)散磨損與溫度有關(guān)，在高切削速度時(shí)產(chǎn)生，特別是使用高強(qiáng)度鑄鐵牌號(hào)時(shí)。這些牌號(hào)有很高的抗變型能力，導(dǎo)致了高溫。這種磨損與鑄鐵和刀具之間的作用有關(guān)，這就使得一些鑄鐵需用陶瓷或立方氮化硼（CBN）刀具在高速下加工，以獲得良好的刀具壽命和表面質(zhì)量。 一般對(duì)加工鑄鐵所要求的典型刀具屬性為：高熱硬度和化學(xué)穩(wěn)定性，但也與工序、工件和切削條件有關(guān)；要求切削刃有韌性、耐熱疲勞磨損和刃口強(qiáng)度。切削鑄鐵的滿意程度取決于切削刃的磨損如何發(fā)展：快速變鈍意味著產(chǎn)生熱裂紋和缺口而使切削刃過(guò)早斷裂、工件破損、表面質(zhì)量差、過(guò)大的波紋度等。正常的后刀面磨損、保持平衡和鋒利的切削刃正是一般需要努力做到的。 5)什么是模具制造中主要的、共同的加工工序？ 切削過(guò)程至少應(yīng)分為3個(gè)工序類型： 粗加工、半精加工和精加工，有時(shí)甚至還有超精加工（大部分是高速切削應(yīng)用）。殘余量銑削當(dāng)然是在半精加工工序后為精加工而準(zhǔn)備的。在每一個(gè)工序中都應(yīng)努力做到為下一個(gè)工序留下均勻分布的余量，這一點(diǎn)非常重要。如果刀具路徑的方向和工作負(fù)載很少有快速的變化，刀具的壽命就可能延長(zhǎng)，并更加可預(yù)測(cè)。如果可能，就應(yīng)在專用機(jī)床上進(jìn)行精加工工序。這會(huì)在更短的調(diào)試和裝配時(shí)間內(nèi)提高模具的幾何精度和質(zhì)量。 6)在這些不同的工序中應(yīng)主要使用何種刀具？ 粗加工工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀及大刀尖圓弧半徑的立銑刀。 半精加工工序：圓刀片銑刀（直徑范圍為1025mm的圓刀片銑刀），球頭立銑刀。 精加工工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀。 殘余量銑削工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀、直立銑刀。 通過(guò)選擇專門的刀具尺寸、槽形和牌號(hào)組合，以及切削參數(shù)和合適的銑削策略，來(lái)優(yōu)化切削工藝，這非常重要。 關(guān)于可使用的高生產(chǎn)率刀具，見模具制造用樣本C-1102:1 7)在切削工藝中有沒有一個(gè)最重要的因素？ 切削過(guò)程中一個(gè)最重要的目標(biāo)是在每一個(gè)工序中為每一種刀具創(chuàng)建均勻分布的加工余量。這就是說(shuō)，必須使用不同直徑的刀具（從大到?。?，特別是在粗加工和半精加工工序中。任何時(shí)候主要的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是在每個(gè)工序中與模具的最終形狀盡可能地相近。 為每一種刀具提供均勻分布的加工余量保證了恒定而高的生產(chǎn)率和安全的切削過(guò)程。當(dāng)ap/ae（軸向切削深度/徑向切削深度）不變時(shí)，切削速度和進(jìn)給率也可恒定地保持在較高水平上。這樣，切削刃上的機(jī)械作用和工作負(fù)載變化就小，因此產(chǎn)生的熱量和疲勞也少，從而提高了刀具壽命。如果后面的工序是一些半精加工工序，特別是所有精加工工序，就可進(jìn)行無(wú)人加工或部分無(wú)人加工。恒定的材料加工余量也是高速切削應(yīng)用的基本標(biāo)準(zhǔn)。 恒定的加工余量的另一個(gè)有利的效應(yīng)是對(duì)機(jī)床導(dǎo)軌、球絲杠和主軸軸承的不利影響小。 8)為什么最經(jīng)常將圓刀片銑刀作為模具粗加工刀具的首選？ 如果使用方肩銑刀進(jìn)行型腔的粗銑削，在半精加工中就要去除大量的臺(tái)階狀切削余量。這將使切削力發(fā)生變化，使刀具彎曲。其結(jié)果是給精加工留下不均勻的加工余量，從而影響模具的幾何精度。如果使用刀尖強(qiáng)度較弱的方肩銑刀（帶三角形刀片），就會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)測(cè)的切削效應(yīng)。三角形或菱形刀片還會(huì)產(chǎn)生更大的徑向切削力，并且由于刀片切削刃的數(shù)量較少，所以他們是經(jīng)濟(jì)性較差的粗加工刀具。 另一方面，圓刀片可在各種材料中和各個(gè)方向上進(jìn)行銑削，如果使用它，在相鄰刀路之間過(guò)渡較平滑，也可以為半精加工留下較小的和較均勻的加工余量。圓刀片的特性之一是他們產(chǎn)生的切屑厚度是可變的。這就使它們可使用比大多數(shù)其它刀片更高的進(jìn)給率。圓刀片的主偏角從幾乎為零（非常淺的切削）改變到90度，切削作用非常平穩(wěn)。在切削的最大深度處，主偏角為45度，當(dāng)沿帶外圓的直壁仿形切削時(shí)，主偏角為90度。這也說(shuō)明了為什么圓刀片刀具的強(qiáng)度大切削負(fù)載是逐漸增大的。粗加工和半粗加工應(yīng)該總將圓刀片銑刀，如CoroMill200（見模具制造樣本C-1102:1）作為首選。在5軸切削中，圓刀片非常適合，特別是它沒有任何限制。 通過(guò)使用良好的編程，圓刀片銑刀在很大程度上可代替球頭立銑刀。跳動(dòng)量小的圓刀片與精磨的的、正前角和輕切削槽形相結(jié)合，也可以用于半精加工和一些精加工工序。 9)什么是有效切削速度（ve）和為什么它對(duì)高生產(chǎn)率非常重要？ 切削中，實(shí)際或有效直徑上的有效切削速度的基本計(jì)算總是非常重要。由于臺(tái)面進(jìn)給量取決于一定切削速度下的轉(zhuǎn)速，如果未計(jì)算有效速度，臺(tái)面進(jìn)給量就會(huì)計(jì)算錯(cuò)誤。 如果在計(jì)算切削速度時(shí)使用刀具的名義直徑值（Dc），當(dāng)切削深度淺時(shí)，有效或?qū)嶋H切削速度要比計(jì)算速度低得多。如圓刀片CoroMill200刀具（特別是在小直徑范圍）、球頭立銑刀、大刀尖圓弧半徑立銑刀和CoroMill390立銑刀之類的刀具（這些刀具請(qǐng)參見山特維克可樂滿的模具制造樣本C-1102:1）。由此，計(jì)算得到的進(jìn)給率也低得多，這嚴(yán)重降低了生產(chǎn)率。更重要的是，刀具的切削條件低于它的能力和推薦應(yīng)用范圍。 當(dāng)進(jìn)行3D切削時(shí)，切削時(shí)的直徑在變化，它與模具的幾何形狀有關(guān)。此問(wèn)題的一個(gè)解決方案是定義模具的陡壁區(qū)域和幾何形狀淺的零件區(qū)域。如果對(duì)每個(gè)區(qū)域編制專門的CAM程序和切削參數(shù)，就可以達(dá)到良好的折中和結(jié)果。 10)對(duì)于成功的淬硬模具鋼銑削來(lái)說(shuō)，重要的應(yīng)用參數(shù)有哪些？ 使用高速銑對(duì)淬硬模具鋼進(jìn)行精加工時(shí)，一個(gè)需遵守的主要因素是采用淺切削。切削深度應(yīng)不超過(guò)0.2/0.2mm（ap/ae：軸向切削深度/徑向切削深度）。這是為了避免刀柄/切削刀具的過(guò)大彎曲和保持所加工模具擁有小的公差和高精度。 選擇剛性很好的夾緊系統(tǒng)和刀具也非常重要。當(dāng)使用整體硬質(zhì)合金刀具時(shí)，采用有最大核心直徑（最大抗彎剛性）的刀具非常重要。一條經(jīng)驗(yàn)法則是，如果將刀具的直徑提高20，例如從10mm提高到12mm，刀具的彎曲將減小50。也可以說(shuō)，如果將刀具懸伸/伸出部分縮短20，刀具的彎曲將減小50。大直徑和錐度的刀柄進(jìn)一步提高了剛度。當(dāng)使用可轉(zhuǎn)位刀片的球頭立銑刀（見模具制造樣本C-1102:1）時(shí)，如果刀柄用整體硬質(zhì)合金制造，抗彎剛性可以提高34倍。 當(dāng)用高速銑對(duì)淬硬模具鋼進(jìn)行精加工時(shí)，選擇專用槽形和牌號(hào)也非常重要。選擇像TiAlN這樣有高熱硬度的涂層也非常重要。 11)什么時(shí)候應(yīng)采用順銑，什么時(shí)候應(yīng)采用逆銑？ 主要建議是：盡可能多使用順銑。 當(dāng)切削刃剛進(jìn)行切削時(shí)，在順銑中，切屑厚度可達(dá)到其最大值。而在逆銑中，為最小值。一般來(lái)說(shuō)，在逆銑中刀具壽命比在順銑中短，這是因?yàn)樵谀驺娭挟a(chǎn)生的熱量比在順銑中明顯地高。在逆銑中當(dāng)切屑厚度從零增加到最大時(shí)，由于切削刃受到的摩擦比在順銑中強(qiáng)，因此會(huì)產(chǎn)生更多的熱量。逆銑中徑向力也明顯高，這對(duì)主軸軸承有不利影響。 在順銑中，切削刃主要受到的是壓縮應(yīng)力，這與逆銑中產(chǎn)生的拉力相比，對(duì)硬質(zhì)