高速加工，更確切地說(shuō)是硬加工在工具和模具制造的加工工藝所占的比重將增長(zhǎng)20%，這一評(píng)估并不是來(lái)源于一些有利益關(guān)聯(lián)的機(jī)床制造廠肄鸽，而是Fraunhofer（弗勞恩霍夫）生產(chǎn)技術(shù)研究所在2004年對(duì)德國(guó)600家模具制造企業(yè)進(jìn)行調(diào)查后所得出的令人興奮的結(jié)論！

　　目前油啤，硬銑加工已在工具啄灭、模具制造業(yè)的較大范圍內(nèi)獲得應(yīng)用，工具和模具制造企業(yè)面對(duì)日益加大的競(jìng)爭(zhēng)壓力党纱，應(yīng)通過(guò)采用快速和柔性的加工工藝來(lái)應(yīng)對(duì)囊喜。大多數(shù)情況下，這種競(jìng)爭(zhēng)壓力并非是加工時(shí)間本身垄坡。因?yàn)榧庸r(shí)間是可以通過(guò)采用現(xiàn)代化機(jī)床和銑刀技術(shù)來(lái)縮短的间皮。而問(wèn)題卻在于安排在前面和中間的工藝過(guò)程采璧，例如淬火琼葫，淬火處理需要很多時(shí)間，而且會(huì)增多物料的后勤工作馋顶，這在模具制造時(shí)會(huì)延長(zhǎng)生產(chǎn)時(shí)間蚯巍。通過(guò)各種不同的實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過(guò)硬銑的工件表面可以大大減少人工修磨麻彬，也就是可以減少例如拋光這樣的作業(yè)浅涛。這樣的效果，主要在于硬銑可以獲得比磨削加工更均勻的微觀幾何表面窍各，此外恤锣，硬銑時(shí)還不會(huì)出現(xiàn)表面層的熱影響，而這種表面層熱影響全封，在電火花加工中被稱之為“白色表層”马昙，且這種白色表層必須通過(guò)人工的修磨才來(lái)去除。

　　這些例子表明刹悴，與模具制造業(yè)中的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程相比行楞，硬銑具有很大的應(yīng)用潛力。所以對(duì)于本文開(kāi)頭所述硬銑的應(yīng)用增長(zhǎng)20%是完全可以實(shí)現(xiàn)的土匀。盡管如此子房，也不是所有的情況采用硬銑都是可行的或是有效果的。因?yàn)樗械募庸ざ即嬖谥欠窠?jīng)濟(jì)的問(wèn)題就轧。如果加工高強(qiáng)度特殊材料证杭，加工花紋圖案和極小的零件或是幾何形狀特別復(fù)雜的零件。即使在今天妒御，對(duì)于可以采用的加工工藝還是有一定的適用范圍解愤。因此每币，本文根據(jù)當(dāng)前一些實(shí)例對(duì)目前硬銑的可行性、當(dāng)今開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)和其今后的發(fā)展前景作一概述琢歇。

　　愈來(lái)愈小的模具——不斷小型化的發(fā)展趨勢(shì)

　　如今峰遇，壓鑄件上狹小和微小的模腔數(shù)量明顯在增多，要是同整個(gè)微型系統(tǒng)的技術(shù)產(chǎn)品加在一起來(lái)看拭牌，這種小型模具加工則是一個(gè)強(qiáng)勁增長(zhǎng)的領(lǐng)域篡前。此外，由于模具對(duì)精度和表面質(zhì)量要求極高方占，這是一種精密的壁龕產(chǎn)品泡愉。如果采用有效的加工工藝來(lái)加工這類(lèi)產(chǎn)品，那么對(duì)于德國(guó)和歐洲的企業(yè)來(lái)說(shuō)升院，恰恰是在未來(lái)提供了一個(gè)很大的潛在市場(chǎng)锄灾。基于某些基本的考慮匠借，硬銑工藝對(duì)于制造微型結(jié)構(gòu)的模具來(lái)說(shuō)覆霹，有著很大的優(yōu)勢(shì)。僅僅一個(gè)事實(shí)是胆快，構(gòu)件可以在一次裝夾下完成加工煞陵，從而顯著提高加工精度。按這種加工方式烁焙，可明顯減少為了工件換夾所需附加的加工余量航邢。由于機(jī)床領(lǐng)域的新發(fā)展，在當(dāng)今即使加工大型模腔骄蝇，可以可靠地保持小于±0.01mm的公差膳殷。對(duì)于特殊的應(yīng)用情況，機(jī)床也能較好地確保1μm的精度九火。在今天赚窃，直徑為0.1mm的硬質(zhì)合金銑刀已列入產(chǎn)品目錄，個(gè)別也有更小直徑的產(chǎn)品吃既。對(duì)于淬硬材料的加工考榨，當(dāng)然是采用涂層刀具，這已經(jīng)通過(guò)很多實(shí)驗(yàn)得到了確認(rèn)鹦倚。

　　如果加工深槽河质，就需采用小直徑的刀具，這樣震叙，銑削加工與電火花加工驟然發(fā)生了競(jìng)爭(zhēng)掀鹅。在這種情況下，在典型的模具制造中，大多數(shù)情況都會(huì)因?yàn)橛欣蛩厥沟闷髽I(yè)決定采用銑削替代電火花加工出蛾。但是促讶，小型模腔銑削的優(yōu)點(diǎn)首先在于可獲得較好的表面質(zhì)量和簡(jiǎn)化的生產(chǎn)工藝流程。這對(duì)于小型模具的加工顯然是非常有益的掏躬。

　　高硬度工具鋼——粉末冶金工具鋼的加工

　　通過(guò)粉末冶金制造的工具鋼侮捷，由于其良好的性能，可明顯提高熱硬度续疲、耐磨性和韌性偶画。這些是作為工具鋼使用的重要性能，然而在加工時(shí)這些特性則往往會(huì)導(dǎo)致刀具耐用度的很快降低和不好的加工效果嘁梦。Fraunhofer生產(chǎn)技術(shù)研究所曾采用由微細(xì)顆粒硬質(zhì)合金的涂層刀具進(jìn)行切削實(shí)驗(yàn)祟期。粉末冶金的細(xì)密組織是使硬銑產(chǎn)生一系列變化的原因。碳化物細(xì)密的分布之優(yōu)點(diǎn)是滩蔼，在銑削時(shí)不會(huì)像加工傳統(tǒng)材料中粗大和條狀分布的碳化物希弟，而使切削刃突然加重負(fù)載。在切削傳統(tǒng)的冶煉冷作工具鋼時(shí)粥搓，粗大和條狀碳化物常常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的崩刃洞枷，由此使刀具過(guò)早的損壞。在加工粉末冶金的材質(zhì)時(shí)回溺，由于大量的碳化物而產(chǎn)生磨粒磨損和強(qiáng)烈的粘結(jié)春贸，從而加快了刀具磨損。這也是為什么銑刀（特別在精加工時(shí)）耐用度迅速降低的原因遗遵。

　　此外，材料的韌性會(huì)造成切屑對(duì)刀具切削刃的粘結(jié)逸嘀，而這種粘結(jié)通過(guò)周期性的切屑滑離也會(huì)明顯增加切削振動(dòng)车要。此外，如果刀具的幾何角度不合適崭倘，還會(huì)加劇形成毛刺翼岁。特別是在采用很小的刀具加工槽時(shí)，這被證明是進(jìn)行可靠加工的很大障礙司光。

　　總的來(lái)說(shuō)琅坡，在粗加工時(shí)，粉末冶金工具鋼與傳統(tǒng)冶煉的工具鋼相比残家，具有良好的切削性能榆俺。如果采用較小的切削厚度，這也許是在精加工或是在用極小直徑的刀具進(jìn)行加工時(shí)所采用的切削用量闸骨，加工時(shí)將加劇磨粒磨損扯殴，顯然這樣便抵消了材料良好切削性能所帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)。

　　5軸加工或還只是“3+2”？

　　有關(guān)采用5軸聯(lián)動(dòng)控制的機(jī)床來(lái)加工模具型腔所具有的很多優(yōu)點(diǎn)鬓惶，早在上世紀(jì)九十年代初已進(jìn)行過(guò)介紹并為人們所認(rèn)識(shí)榄路。5軸加工首先是要求較寬的行距，懸伸長(zhǎng)度短而剛性高的銑刀庞炕，幾乎可以加工任意幾何形狀的模具心篡，并具有顯著穩(wěn)定的工藝過(guò)程。但環(huán)顧當(dāng)今的眾多模具企業(yè)盒俏，發(fā)現(xiàn)只是在個(gè)別情況下才能看到真正的5軸聯(lián)動(dòng)加工柴怒。是不是在許多場(chǎng)合下，可使用的機(jī)床設(shè)備大多數(shù)是3軸或最多是采用添加第4個(gè)軸或第5個(gè)軸來(lái)進(jìn)行加工辟焚？

　　事實(shí)上肩雾，因?yàn)?軸聯(lián)動(dòng)加工的編程比較費(fèi)事，且在許多情況下沒(méi)有足夠的技術(shù)訣竅究滞，這樣症杏，在通盤(pán)考慮時(shí)便會(huì)局限于其經(jīng)濟(jì)性，致使3軸加工看來(lái)仍是比較合適的瑞信。此外厉颤，至今還沒(méi)有成熟的CAM戰(zhàn)略，使得5軸聯(lián)動(dòng)硬銑加工成為企業(yè)合理的選擇凡简。而這種5軸聯(lián)動(dòng)硬銑特別適合于粗加工和半精加工逼友，在加工時(shí)，保持刀具恒定的切削條件和負(fù)載條件具有特別重要的意義秤涩。

　　但是帜乞，在對(duì)一些企業(yè)進(jìn)行考察時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)令人感興趣的前景：目前渦輪葉片（特別是所謂的整體葉片毛坯筐眷，即一種整體葉輪）就是針對(duì)類(lèi)似的邊緣條件進(jìn)行開(kāi)發(fā)的黎烈。因此，在不久的將來(lái)匀谣，必須著手研究和開(kāi)發(fā)模具加工工藝照棋，進(jìn)一步減少編程費(fèi)用，即使只是加工一個(gè)模具型腔武翎，也要改善其加工的經(jīng)濟(jì)性烈炭。

　　這里所述的內(nèi)容，也是由歐洲委員會(huì)推動(dòng)和為期2年的“Hard Precision”項(xiàng)目的目標(biāo)之一督巍。這個(gè)項(xiàng)目已于2005年12月份在Fraunhofer生產(chǎn)技術(shù)研究所正式啟動(dòng)卫道。為開(kāi)展這一項(xiàng)目，由包括來(lái)自全歐洲的研究所拄下、機(jī)床制造廠和CAM軟件公司咳蚣、刀具生產(chǎn)廠和涂層公司、測(cè)量設(shè)備和夾具制造廠以及工具和模具的不同行業(yè)的最終用戶組成臨時(shí)性聯(lián)合組織，以進(jìn)行廣泛合作嘁拖。目標(biāo)是成功地使5軸硬銑能用來(lái)既經(jīng)濟(jì)又精密地加工淬硬的工具和模具静熊。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，除了采用新穎的全流體靜壓支承的機(jī)床外瘸利，還要重視研究硬銑的整個(gè)加工工藝流程亩咪，只有這樣，才能實(shí)現(xiàn)確定的目標(biāo)怯路。

　　硬銑作為加工工藝流程的一部分

　　通過(guò)采用新的機(jī)床纲缠、新的控制系統(tǒng)和改進(jìn)的工藝技術(shù)，以使硬銑這樣的單個(gè)加工工藝更加具有綜合性蛉加，而通過(guò)合適的生產(chǎn)規(guī)劃蚜枢，NC編程和在企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程中集成銑削，使企業(yè)獲得更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)针饥。

　　在生產(chǎn)中厂抽，采用的工件材料不僅種類(lèi)多，工具和模具的品種也很繁多丁眼，這導(dǎo)致運(yùn)用工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的工藝知識(shí)也愈來(lái)愈復(fù)雜筷凤。當(dāng)今，CAM系統(tǒng)通過(guò)儲(chǔ)存參數(shù)和刀具數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)可以幫助這種決策苞七。正確選擇NC編程的銑削戰(zhàn)略藐守，對(duì)加工的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性有很大影響。因此蹂风，恰恰在對(duì)于工藝設(shè)計(jì)時(shí)采用硬銑加工時(shí)卢厂，必須給予特別重視——考慮所要求的構(gòu)件特征是與考慮刀具和機(jī)床上所承受的負(fù)載是一樣的。如果考慮到了這些邊緣條件硫眨，那么硬銑加工的應(yīng)用還將有進(jìn)一步增長(zhǎng)的可能足淆，即使是加工狹槽，硬銑工藝也將獲得推廣應(yīng)用织岁。

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