模具是制造業(yè)重要的基礎(chǔ)工藝裝備，支撐著制造工藝技術(shù)中無(wú)屑加工的“半壁江山”碗厕，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域绪封，對(duì)制造業(yè)的發(fā)展和制造技術(shù)的進(jìn)步起著十分重要的作用。提高模具的開(kāi)發(fā)制造能力和技術(shù)水平椰骇，是發(fā)展制造業(yè)的前提條件历扭。

　　改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展和世界制造業(yè)向中國(guó)轉(zhuǎn)移膨吼，我國(guó)模具工業(yè)迎來(lái)了快速發(fā)展的機(jī)遇棺氢，生產(chǎn)規(guī)模和制造技術(shù)都取得了令人矚目的成就：模具產(chǎn)值從1987年的30億元人民幣到2004年突破了530億元人民幣，在世界模具制造排行榜中位居第三现恼，僅次于日本和美國(guó)肃续；與此同時(shí)，模具制造技術(shù)也獲得了快速發(fā)展叉袍，五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床及高速數(shù)控系統(tǒng)始锚、高速切削、CAD/CAM/CAE系統(tǒng)喳逛、快速原形制造等一系列先進(jìn)制造技術(shù)開(kāi)始得到應(yīng)用瞧捌。然而，隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步润文，市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的造型提出了多樣化姐呐、個(gè)性化和外表新穎化的需求，使產(chǎn)品的生命周期縮短典蝌、更新速度加快曙砂。這種趨勢(shì)一方面要求制造業(yè)的生產(chǎn)方式必須更加柔性化，另一方面則對(duì)與生產(chǎn)配套的模具制造提出了縮短開(kāi)發(fā)周期骏掀、提高加工效率的要求鸠澈。

　　切削加工作為機(jī)械制造的主要基礎(chǔ)工藝，也是模具制造的主要工藝退博。模具以及EDM電極的加工都離不開(kāi)切削技術(shù)和刀具颖助。但在傳統(tǒng)的模具制造工藝中，切削加工主要應(yīng)用于模具的預(yù)加工。隨著模具工業(yè)的崛起和切削技術(shù)的進(jìn)步卤撬，模具切削加工的比例在迅速增加巴移，應(yīng)用范圍已由預(yù)加工擴(kuò)展至半精加工和精加工，并大量用于加工表面積較大柄楼、由光滑曲面組成廓形的敞開(kāi)式模腔和相應(yīng)的沖模瞭驴，以及對(duì)電極廓形的銑削加工，從而使模具工業(yè)的發(fā)展及模具制造技術(shù)的進(jìn)步與切削技術(shù)的聯(lián)系更為密切翅陪。

　　出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代并不斷發(fā)展完善的高速切削新技術(shù)退钱，由于切削速度比常規(guī)切削提高了5～10倍，在提高切削效率和加工質(zhì)量方面具有顯著優(yōu)越性钠台，因此迅速在航空航天欠诊、汽車(chē)、模具等工業(yè)部門(mén)得到應(yīng)用辟劲，并推動(dòng)了模具高速銑削臣疑、淬硬模具硬切削等新工藝的開(kāi)發(fā)。模具的切削加工通常包括粗加工徙菠、半精加工讯沈、精加工及手工拋光，其中手工拋光要占去模具制造周期約1/3的時(shí)間婿奔，且勞動(dòng)強(qiáng)度大缺狠、質(zhì)量不穩(wěn)定。因此萍摊，利用高速切削的技術(shù)優(yōu)勢(shì)挤茄，以高的切削速度和進(jìn)給速度、較小的走刀步距和切深冰木、較薄的切屑厚度進(jìn)行切削加工穷劈，可以獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量，減少模具拋光工作量60%~100%片酝，大幅度縮短模具開(kāi)發(fā)周期囚衔。

　　高速切削作為先進(jìn)切削技術(shù)的主要標(biāo)志，其范圍可延伸至高效切削雕沿、硬切削等加工方式，并也在模具加工中得到應(yīng)用场时，已成為模具高速切削技術(shù)的組成部分荡西。模具的粗加工需要以高的金屬切除率快速切除大量金屬余量，采用準(zhǔn)高速的切削速度和進(jìn)給速度以及較大的吃刀深度進(jìn)行高效切削强进，對(duì)提高模具的加工效率十分有效舵翘，由于它對(duì)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的要求較低，更易于在現(xiàn)有裝備條件下實(shí)現(xiàn)。

　　過(guò)去服驼，淬硬模具的傳統(tǒng)加工方式主要局限于電加工（EDM）工藝∪苟迹現(xiàn)在，利用高速切削的優(yōu)質(zhì)技術(shù)資源鹅唠，可實(shí)現(xiàn)對(duì)淬硬模具的切削加工咽皮，加工硬度可達(dá)60HRC左右（甚至可達(dá)70HRC），加工表面粗糙度可達(dá)Ra0.6μm以下给急；與電加工相比痒渊，模具硬切削新工藝的加工時(shí)間一般可縮短75%，加工費(fèi)用可節(jié)省50%烁胳，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益顯著蝇裤。此外，有的小型模具可直接采用預(yù)淬硬毛坯通過(guò)一次裝夾切削加工而成频鉴，省去了準(zhǔn)備電極和相對(duì)低效的電火花加工栓辜，生產(chǎn)效率可提高30%～50%，并可減少手工拋光工作量甚至省去該工序垛孔，模具制造周期可縮短40%藕甩。例如，制造材質(zhì)為56NiCrMoV7的連桿鍛壓模具似炎，傳統(tǒng)的工藝流程是粗銑→淬火→制造電極→電加工→拋光辛萍。采用硬銑工藝后，將工件淬火至47HRC羡藐，然后在一次裝夾下完成粗銑和精銑贩毕，直接加工出成品，加工表面粗糙度優(yōu)于Ra0.8μm仆嗦。

　　如今辉阶，高速銑削和硬切削已成為相當(dāng)成熟的實(shí)用加工技術(shù)，并有大量成功的應(yīng)用實(shí)例瘩扼。積極采用高速銑削技術(shù)已成為國(guó)內(nèi)外模具制造商的技術(shù)改進(jìn)方向退旅。

　　由于高速切削會(huì)加速刀具的磨損，因此需要好的刀具材料和涂層农幢。切削技術(shù)在刀具材料和涂層技術(shù)領(lǐng)域所取得的進(jìn)步為高速切削和硬切削的應(yīng)用提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)呕长。近年來(lái)，刀具材料和涂層技術(shù)得到了快速發(fā)展肩容，各種刀具材料的性能有了很大改善和提高悯堂，新型刀具涂層層出不窮，從而全面提升了各種切削加工的生產(chǎn)效率勘米，也為加工各種常用模具材料如合金模具鋼矗壹、耐熱合金疯忽、鑄鐵、鋁几郎、銅及石墨等提供了多種選擇交掌。其中，特別需要強(qiáng)調(diào)兩種刀具材料的進(jìn)展兑狱，即超硬刀具材料PCD荧孽、CBN和超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料。

　　PCD和CBN具有很好的耐磨性唠摹，近年來(lái)爆捞，通過(guò)對(duì)制造工藝、配方成分勾拉、組織粒度等因素的控制和調(diào)整煮甥，韌性也得到顯著改善，刀具品種增多藕赞，應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大成肘。PCD在航空航天、汽車(chē)斧蜕、模具等行業(yè)對(duì)鋁合金双霍、復(fù)合材料、石墨電極等材料進(jìn)行高速批销、高效切削加工有著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)洒闸。用PCD銑刀加工石墨電極時(shí)，刀具壽命是硬質(zhì)合金刀具的10倍均芽，可減少5～7次換刀丘逸，加工時(shí)間只有目前的1/3～1/4。CBN刀具在鑄鐵高速切削肝珍、硬切削新工藝的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用中也發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能跪倘。新型CBN刀具是高效加工淬硬模具、鑄鐵模具和大型模具成形表面精加工的理想刀具芍司，可一次走刀加工出整個(gè)表面馏旅，避免了中間接刀留下的刀痕。

　　超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金的出現(xiàn)使硬質(zhì)合金的韌性顯著提高抽堵，以至于可以取代高速鋼用于制造鉆頭构眶、立銑刀等通用標(biāo)準(zhǔn)刀具或模具刀具。用超細(xì)顆粒材料制作的整體硬質(zhì)合金鉆頭起忠、立銑刀贱起、絲錐等可比同類(lèi)高速鋼刀具的切削速度提高幾倍。其中舱踊，整體硬質(zhì)合金立銑刀（尤其是球頭立銑刀）已在模具工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用迫扫。刀具經(jīng)涂層處理后，可以達(dá)到很高的切削速度膳膝，如法國(guó)Fraisa公司的立銑刀加工硬度52～56HRC的淬硬鋼時(shí)诬絮，切削速度可達(dá)300m/min，進(jìn)給速度為1000～4000mm/min陶贼。今后啤贩，各類(lèi)整體硬質(zhì)合金立銑刀將成為模具加工的主力刀具。目前拜秧，株洲鉆石切削刀具股份有限公司痹屹、上海工具廠有限公司、金鷺特種合金有限公司等國(guó)內(nèi)工具廠已經(jīng)可以批量生產(chǎn)和供應(yīng)各種規(guī)格的整體硬質(zhì)合金立銑刀枉氮。

　　涂層技術(shù)是提高刀具切削性能最有效的手段志衍。近年來(lái)，刀具涂層技術(shù)突飛猛進(jìn)聊替，為高速切削技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用起到了重要的支撐作用楼肪。在CVD涂層領(lǐng)域，以中溫CVD的TiCN與高溫CVD的厚膜Al2O3構(gòu)成的復(fù)合涂層顯著改善了涂層刀片的耐磨性和抗裂紋擴(kuò)展能力惹悄，從而全面提高了車(chē)春叫、銑、鉆削可轉(zhuǎn)位刀具的切削性能泣港。PVD涂層的發(fā)展尤為引人注目暂殖。從最初的TiN、TiCN發(fā)展到耐磨性更好的TiAlN系列涂層墓篇，進(jìn)而又出現(xiàn)了AlCrN婉饼、TiSiN融沟、Al2O3等新型耐磨涂層。與此同時(shí)，梯度涂層凳嘁、納米涂層等新的涂層結(jié)構(gòu)使涂層性能得到優(yōu)化，顯微硬度達(dá)到4500Hv拳股，開(kāi)始氧化溫度達(dá)到1100℃榔晃，與基體的結(jié)合強(qiáng)度更好，刀具壽命大幅度提高为巾；MoS2家澈、DLC、WC/C等潤(rùn)滑涂層在減小刀具摩擦彰朴、降低刀具溫度蚀比、有利切屑排除等方面起到了重要作用，顯著提高了刀具的切削性能据智。當(dāng)前甩汞，高速切削和硬切削工藝在模具工業(yè)的應(yīng)用與涂層技術(shù)密切相關(guān)豫尽，如TiAlN、金剛石薄膜涂層分別用于加工淬硬模具和石墨電極顷帖，取得了顯著效果美旧。我國(guó)哈爾濱第一工具有限公司、漢江工具有限公司已分別與PVT公司和Balzers公司合資成立了涂層服務(wù)中心贬墩，CemeCon公司榴嗅、Balzers公司還在蘇州開(kāi)辦了合資或獨(dú)資的涂層服務(wù)中心，這將有利于涂層技術(shù)在我國(guó)的推廣應(yīng)用陶舞。

　　高速嗽测、高效切削技術(shù)的應(yīng)用與刀具結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新密不可分。為此肿孵，刀具制造商針對(duì)模具加工批量小唠粥、材料硬度高、加工難度大颁井、形狀復(fù)雜厅贪、金屬切除量大等特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了各種新型高效刀具雅宾，在刀具行業(yè)的產(chǎn)品門(mén)類(lèi)中形成了“模具刀具”系列產(chǎn)品倚撰，并成為發(fā)展最快的產(chǎn)品門(mén)類(lèi)，如近年來(lái)針對(duì)模具行業(yè)推出了插銑刀擅锁、多功能銑刀窝秤、大進(jìn)給銑刀、牛角銑刀等各種新產(chǎn)品母谋，這些刀具有的創(chuàng)新了模具加工工藝（如高效去除余量的插銑新工藝）幽州；有的已成為模具高速、高效切削的主力刀具堰哗，如球頭銑刀匙戚、多功能銑刀、大進(jìn)給銑刀（每齒進(jìn)給量可達(dá)3.5mm恐梅，是普通刀具的10倍）等等潭三。

　　為了使高速切削技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，還需要研究開(kāi)發(fā)和合理應(yīng)用相關(guān)的配套技術(shù)掀塞，如刀具與機(jī)床主軸連接技術(shù)玖项、刀具動(dòng)平衡技術(shù)、刀具裝夾技術(shù)等喂很。

　　高速切削主要應(yīng)用于回轉(zhuǎn)刀具惜颇，要求機(jī)床主軸有較高的轉(zhuǎn)速。當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速超過(guò)10000r/min時(shí)少辣，7∶24主軸錐孔的大端會(huì)擴(kuò)大凌摄，使刀具發(fā)生軸向竄動(dòng)羡蛾，造成主軸抱死錐柄的后果，因此傳統(tǒng)的7∶24錐柄連接已不能適應(yīng)高速切削的要求望伦。為此林说，德國(guó)最早開(kāi)發(fā)了適用于高速切削的HSK（空心短錐柄）連接技術(shù)并制訂了DIN標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)的7∶24錐柄連接相比屯伞，HSK連接可實(shí)現(xiàn)錐柄和法蘭端面兩面同時(shí)接觸，可顯著提高連接的精度和剛性豪直。2001年ISO制訂了HSK國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)劣摇，2004年我國(guó)根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)制訂了HSK刀柄和主軸接口的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T19449）。目前弓乙，HSK連接已經(jīng)被越來(lái)越多的刀具制造商末融、機(jī)床制造商和高速切削用戶所接受，國(guó)內(nèi)哈爾濱量具刃具集團(tuán)公司暇韧、森泰-英格數(shù)控刀具模具有限公司等單位已能生產(chǎn)HSK刀柄粮郁。通過(guò)借鑒HSK的工作原理，日本已開(kāi)發(fā)出可實(shí)現(xiàn)兩面接觸的新型7∶24刀柄與主軸作两。

　　對(duì)于高速旋轉(zhuǎn)的刀具和主軸学咸，當(dāng)?shù)毒叽嬖诓黄胶饬繒r(shí)，可引起工藝系統(tǒng)的振動(dòng)袒覆，影響加工質(zhì)量和刀具壽命骤顿，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的離心力，當(dāng)轉(zhuǎn)速超過(guò)某一臨界值時(shí)鱼虽，可能發(fā)生刀片甩飛甚至刀體破碎海黍，造成嚴(yán)重的人身、設(shè)備安全事故付准。為此闲挚，開(kāi)發(fā)了刀具動(dòng)平衡技術(shù)和旋轉(zhuǎn)刀具安全技術(shù)，要求用于高速切削的刀具必須預(yù)先經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡佩艇，通常要求達(dá)到G2.5～6.3平衡質(zhì)量等級(jí)年粟；同時(shí)還要求刀具的安全性能應(yīng)經(jīng)過(guò)技術(shù)認(rèn)證。

　　為了發(fā)揮整體硬質(zhì)合金刀具的切削性能分衫，要求刀具有更高的裝夾精度和剛性场刑，為此開(kāi)發(fā)了熱裝夾頭、液壓夾頭蚪战、變形夾頭等新型刀具夾頭牵现。熱裝夾頭由于結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小邀桑、懸伸長(zhǎng)度大等特點(diǎn)瞎疼，非常適合應(yīng)用于模具加工科乎。哈爾濱量具刃具集團(tuán)公司已收購(gòu)了專業(yè)生產(chǎn)刀柄、刀夾的德國(guó)Kelch公司贼急，有利于提高我國(guó)切削技術(shù)的配套水平茅茂。對(duì)于模具工業(yè)而言，與切削相關(guān)的配套技術(shù)還包括加工編程技術(shù)太抓，通過(guò)優(yōu)化模具的銑削策略空闲、走刀路徑及刀具切削用量，可達(dá)到切削負(fù)荷均勻走敌、提高加工效率碴倾、延長(zhǎng)刀具壽命的效果。

　　如今蛙饮，切削加工技術(shù)正以前所未有的速度快速發(fā)展即粗。我國(guó)工具工業(yè)通過(guò)技術(shù)改造、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整迁搜、轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)理念以及合資枯悲、收購(gòu)等途徑，正在不斷提高新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)能力和用戶服務(wù)能力宣葡。與此同時(shí)埂伺，國(guó)外的工具制造商也加快了在中國(guó)設(shè)廠布點(diǎn)、進(jìn)行本地化生產(chǎn)的步伐肴奠，這對(duì)于提高我國(guó)切削加工技術(shù)水平和服務(wù)能力將帶來(lái)積極影響辙势。我國(guó)廣大刀具用戶應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，更加重視切削技術(shù)和刀具應(yīng)用乡优，充分利用現(xiàn)代切削技術(shù)的最新成果羞媳，提高加工效率，降低制造成本秫辨。模具工業(yè)是切削刀具的主要用戶行業(yè)扼菠，也是刀具新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和技術(shù)服務(wù)的主要對(duì)象之一，大力促進(jìn)以高速坝咐、高效切削為代表的先進(jìn)切削技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用循榆，將對(duì)我國(guó)模具工業(yè)的發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。

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