作為現(xiàn)代先進(jìn)制造技術(shù)中最重要的共性技術(shù)之一的高速加工技術(shù)代表了切削加工的發(fā)展方向,并逐漸成為切削加工的主流技術(shù)。高速切削中的“高速”是一個(gè)相對(duì)概念,對(duì)于不同的加工方式及工件材料,高速切削時(shí)采用的切削速度并不相同。一般來說,高速切削采用的切削速度比常規(guī)切削速度高5~10倍以上。由于高速切削技術(shù)的應(yīng)用可顯著提高加工效率和加工精度、降低切削力、減小切削熱對(duì)工件的影響、實(shí)現(xiàn)工序集約化等,因此已在航空航天、模具制造、汽車制造、精密機(jī)械等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
在現(xiàn)代模具的成形制造中,由于模具的形面設(shè)計(jì)日趨復(fù)雜,自由曲面所占比例不斷增加,因此對(duì)模具加工技術(shù)提出了更高要求,即不僅應(yīng)保證高的制造精度和表面質(zhì)量,而且要追求加工表面的美觀。隨著對(duì)高速加工技術(shù)的研究不斷深入,尤其在加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)、CAD/CAM軟件等相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下,高速加工技術(shù)已越來越多地應(yīng)用于模具的制造加工。
高速加工技術(shù)對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響,改變了傳統(tǒng)模具加工采用的“退火→銑削加工→熱處理→磨削”或“電火花加工→手工打磨、拋光”等復(fù)雜冗長(zhǎng)的工藝流程,甚至可用高速切削加工替代原來的全部工序。高速加工技術(shù)除可應(yīng)用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外,在EDM電極加工、快速樣件制造等方面也得到廣泛應(yīng)用。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明,應(yīng)用高速切削技術(shù)可節(jié)省模具后續(xù)加工中約80%的手工研磨時(shí)間,節(jié)約加工成本費(fèi)用近30%,模具表面加工精度可達(dá)1μm,刀具切削效率可提高一倍。
2、模具高速加工對(duì)加工系統(tǒng)的要求
由于模具加工的特殊性以及高速加工技術(shù)的自身特點(diǎn),對(duì)模具高速加工的相關(guān)技術(shù)及工藝系統(tǒng)(加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)、刀具等)提出了比傳統(tǒng)模具加工更高的要求。
(1) 機(jī)床主軸
(2) 高速機(jī)床的主軸性能是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的重要條件。高速切削機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速范圍為10,000~100,000m/min,并要求主軸具有快速升速、在指定位置快速準(zhǔn)停的性能(即具有極高的角加減速度),因此高速主軸常采用液體靜壓軸承式、空氣靜壓軸承式、磁懸浮軸承式等結(jié)構(gòu)形式。機(jī)床驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為滿足模具高速加工的需要,加工機(jī)床的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有下列特性:
* 高的進(jìn)給速度。研究表明,對(duì)于小直徑刀具,提高轉(zhuǎn)速和每齒進(jìn)給量有利于降低刀具磨損。目前常用的進(jìn)給速度范圍為20~30m/min,如采用大導(dǎo)程滾珠絲杠傳動(dòng),進(jìn)給速度可達(dá)60m/min;采用直線電機(jī)則可使進(jìn)給速度達(dá)到120m/min。
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