模具制造領域的25個常見問題解答(一)
1)選擇模具鋼時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)熱加工工具鋼跳芳,它能承受模鑄、鍛造和擠壓時的相對高的溫度玲装。
B)冷加工工具鋼谍潮,它用于下料和剪切、冷成形怕翘、冷擠壓易传、冷鍛和粉末加壓成形。
塑料-一些塑料會產生腐蝕性副產品辞镇,例如PVC塑料臭赃。長時間的停工引起的冷凝、腐蝕性氣體忙甩、酸尽舱、冷卻/加熱、水或儲存條件等因素也會產生腐蝕揉罗。在這些情況下元炭,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硬鋼。整體淬硬鋼常常用于小尺寸模具软吐。
模具使用次數-長期使用(>1000000次)的模具應使用高硬度鋼瘩将,其硬度為48-65HRC。中等長時間使用(100000到1000000次)的模具應使用預硬鋼凹耙,其硬度為30-45HRC姿现。短時間使用(表面粗糙度-許多塑料模具制造商對好的表面粗糙度感興趣。當添加硫改善金屬切削性能時肖抱,表面質量會因此下降备典。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意述?
鋼的結構對金屬切削性能也非常重要提佣。不同的結構包括:鍛造的、鑄造的荤崇、擠壓的拌屏、軋制的和已切削加工過的。鍛件和鑄件有非常難于加工的表面天试。
硬度是影響金屬切削性能的一個重要因素槐壳。一般規(guī)律是鋼越硬然低,就越難加工喜每。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)涂層拘挖,可加工硬度最高為45HRC的材料找鹅;而對于硬度為65-70HRC的材料,則必須使用硬質合金挑画、陶瓷轩从、金屬陶瓷和立方氮化硼(CBN)。
非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響猎肄。例如Al2O3(氧化鋁)融沟,它是純陶瓷,有很強的磨蝕性欠住。
最后一個是殘余應力浮烫,它能引起金屬切削性能問題。常常推薦在粗加工后進行應力釋放工序揉民。
3)模具制造的生產成本由哪些部分組成杆荐?
粗略地說,成本的分布情況如下:
切削65%
工件材料20%
熱處理5%
裝配/調整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模具的經濟生產的重要性鼎嫉。
4)鑄鐵的切削特性是什么诉濒?
一般來說,它是:
鑄鐵的硬度和強度越高,金屬切削性能越低未荒,從刀片和刀具可預期的壽命越低专挪。用于金屬切削生產的鑄鐵其大部分類型的金屬切削性能一般都很好。金屬切削性能與結構有關片排,較硬的珠光體鑄鐵其加工難度也較大狈蚤。片狀石墨鑄鐵和可鍛鑄鐵有優(yōu)良的切削屬性,而球墨鑄鐵相當不好划纽。
加工鑄鐵時遇到的主要磨損類型為:磨蝕脆侮、粘結和擴散磨損。磨蝕主要由碳化物勇劣、沙粒參雜物和硬的鑄造表皮產生靖避。有積屑瘤的粘結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比默,但這可用提高切削速度和溫度來克服幻捏。
在另一方面,擴散磨損與溫度有關帅唬,在高切削速度時產生故弟,特別是使用高強度鑄鐵牌號時。這些牌號有很高的抗變型能力噪怜,導致了高溫又蝌。這種磨損與鑄鐵和刀具之間的作用有關,這就使得一些鑄鐵需用陶瓷或立方氮化硼(CBN)刀具在高速下加工予售,以獲得良好的刀具壽命和表面質量场致。
一般對加工鑄鐵所要求的典型刀具屬性為:高熱硬度和化學穩(wěn)定性,但也與工序湿斩、工件和切削條件有關籍投;要求切削刃有韌性、耐熱疲勞磨損和刃口強度忧埠。切削鑄鐵的滿意程度取決于切削刃的磨損如何發(fā)展:快速變鈍意味著產生熱裂紋和缺口而使切削刃過早斷裂圣烤、工件破損、表面質量差坤乌、過大的波紋度等喘建。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捅位。
5)什么是模具制造中主要的轧葛、共同的加工工序?
切削過程至少應分為3個工序類型:
粗加工艇搀、半精加工和精加工尿扯,有時甚至還有超精加工(大部分是高速切削應用)求晶。殘余量銑削當然是在半精加工工序后為精加工而準備的。在每一個工序中都應努力做到為下一個工序留下均勻分布的余量衷笋,這一點非常重要芳杏。如果刀具路徑的方向和工作負載很少有快速的變化,刀具的壽命就可能延長辟宗,并更加可預測爵赵。如果可能,就應在專用機床上進行精加工工序泊脐。這會在更短的調試和裝配時間內提高模具的幾何精度和質量空幻。
6)在這些不同的工序中應主要使用何種刀具?
粗加工工序:圓刀片銑刀容客、球頭立銑刀及大刀尖圓弧半徑的立銑刀秕铛。
半精加工工序:圓刀片銑刀(直徑范圍為10-25mm的圓刀片銑刀),球頭立銑刀蛙途。
精加工工序:圓刀片銑刀讯完、球頭立銑刀。
殘余量銑削工序:圓刀片銑刀汤袭、球頭立銑刀于扳、直立銑刀。
通過選擇專門的刀具尺寸席栅、槽形和牌號組合炸穿,以及切削參數和合適的銑削策略,來優(yōu)化切削工藝完各,這非常重要勘春。
關于可使用的高生產率刀具瘟麻,見模具制造用樣本C-1102:1
7)在切削工藝中有沒有一個最重要的因素右婚?
切削過程中一個最重要的目標是在每一個工序中為每一種刀具創(chuàng)建均勻分布的加工余量。這就是說钮咱,必須使用不同直徑的刀具(從大到兴2拧),特別是在粗加工和半精加工工序中航夺。任何時候主要的標準應是在每個工序中與模具的最終形狀盡可能地相近蕉朵。
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率和安全的切削過程。當ap/ae(軸向切削深度/徑向切削深度)不變時阳掐,切削速度和進給率也可恒定地保持在較高水平上始衅。這樣,切削刃上的機械作用和工作負載變化就小缭保,因此產生的熱量和疲勞也少汛闸,從而提高了刀具壽命蝙茶。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诸老,就可進行無人加工或部分無人加工隆夯。恒定的材料加工余量也是高速切削應用的基本標準。
恒定的加工余量的另一個有利的效應是對機床——導軌别伏、球絲杠和主軸軸承的不利影響小蹄衷。
8)為什么最經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行型腔的粗銑削厘肮,在半精加工中就要去除大量的臺階狀切削余量愧口。這將使切削力發(fā)生變化,使刀具彎曲咆杯。其結果是給精加工留下不均勻的加工余量哟口,從而影響模具的幾何精度。如果使用刀尖強度較弱的方肩銑刀(帶三角形刀片)瑟捡,就會產生不可預測的切削效應棠雌。三角形或菱形刀片還會產生更大的徑向切削力,并且由于刀片切削刃的數量較少占航,所以他們是經濟性較差的粗加工刀具旬城。
另一方面,圓刀片可在各種材料中和各個方向上進行銑削篙介,如果使用它卒赖,在相鄰刀路之間過渡較平滑,也可以為半精加工留下較小的和較均勻的加工余量村肯。圓刀片的特性之一是他們產生的切屑厚度是可變的睡清。這就使它們可使用比大多數其它刀片更高的進給率。圓刀片的主偏角從幾乎為零(非常淺的切削)改變到90度喊解,切削作用非常平穩(wěn)刨仑。在切削的最大深度處,主偏角為45度夹姥,當沿帶外圓的直壁仿形切削時杉武,主偏角為90度。這也說明了為什么圓刀片刀具的強度大——切削負載是逐漸增大的辙售。粗加工和半粗加工應該總將圓刀片銑刀轻抱,如CoroMill200(見模具制造樣本C-1102:1)作為首選。在5軸切削中旦部,圓刀片非常適合祈搜,特別是它沒有任何限制。
通過使用良好的編程士八,圓刀片銑刀在很大程度上可代替球頭立銑刀容燕。跳動量小的圓刀片與精磨的的泽西、正前角和輕切削槽形相結合,也可以用于半精加工和一些精加工工序缰趋。
9)什么是有效切削速度(ve)和為什么它對高生產率非常重要捧杉?
切削中,實際或有效直徑上的有效切削速度的基本計算總是非常重要桶辉。由于臺面進給量取決于一定切削速度下的轉速募型,如果未計算有效速度,臺面進給量就會計算錯誤杠尘。
如果在計算切削速度時使用刀具的名義直徑值(Dc)哀揽,當切削深度淺時,有效或實際切削速度要比計算速度低得多酗裕。如圓刀片CoroMill200刀具(特別是在小直徑范圍)睬肮、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(這些刀具請參見山特維克可樂滿的模具制造樣本C-1102:1)弥禀。由此匣诉,計算得到的進給率也低得多,這嚴重降低了生產率骏芍。更重要的是曾瞪,刀具的切削條件低于它的能力和推薦應用范圍。
當進行3D切削時既憔,切削時的直徑在變化掰儿,它與模具的幾何形狀有關。此問題的一個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)域抚官。如果對每個區(qū)域編制專門的CAM程序和切削參數扬跋,就可以達到良好的折中和結果。
10)對于成功的淬硬模具鋼銑削來說凌节,重要的應用參數有哪些钦听?
使用高速銑對淬硬模具鋼進行精加工時,一個需遵守的主要因素是采用淺切削刊咳。切削深度應不超過0.2/0.2mm(ap/ae:軸向切削深度/徑向切削深度)彪见。這是為了避免刀柄/切削刀具的過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)和刀具也非常重要娱挨。當使用整體硬質合金刀具時,采用有最大核心直徑(最大抗彎剛性)的刀具非常重要捕犬。一條經驗法則是跷坝,如果將刀具的直徑提高20%,例如從10mm提高到12mm碉碉,刀具的彎曲將減小50%柴钻。也可以說淮韭,如果將刀具懸伸/伸出部分縮短20%,刀具的彎曲將減小50%淫蜕。大直徑和錐度的刀柄進一步提高了剛度恐氓。當使用可轉位刀片的球頭立銑刀(見模具制造樣本C-1102:1)時,如果刀柄用整體硬質合金制造肩检,抗彎剛性可以提高3-4倍叛剩。
當用高速銑對淬硬模具鋼進行精加工時,選擇專用槽形和牌號也非常重要泉疆。選擇像TiAlN這樣有高熱硬度的涂層也非常重要派料。
11)什么時候應采用順銑,什么時候應采用逆銑滑攘?
主要建議是:盡可能多使用順銑腊匆。
當切削刃剛進行切削時,在順銑中超璧,切屑厚度可達到其最大值隙趣。而在逆銑中,為最小值嘴缓。一般來說港遇,在逆銑中刀具壽命比在順銑中短,這是因為在逆銑中產生的熱量比在順銑中明顯地高参咙。在逆銑中當切屑厚度從零增加到最大時龄广,由于切削刃受到的摩擦比在順銑中強,因此會產生更多的熱量蕴侧。逆銑中徑向力也明顯高择同,這對主軸軸承有不利影響。
在順銑中净宵,切削刃主要受到的是壓縮應力敲才,這與逆銑中產生的拉力相比,對硬質合金刀片或整體硬質合金刀具的影響有利得多择葡。當然也有例外紧武。當使用整體硬質合金立銑刀(見模具樣本C-1102:1中的刀具)進行側銑(精加工)時,特別是在淬硬材料中敏储,逆銑是首選阻星。這更容易獲得更小公差的壁直線度和更好的90度角。不同軸向走刀之間如果有不重合的話已添,接刀痕也非常小妥箕。這主要是因為切削力的方向。如果在切削中使用非常鋒利的切削刃鹰觅,切削力便趨向將刀“拉”向材料涮婿」骼觯可以使用逆銑的另一個例子是,使用老式手動銑床進行銑削掠佛,老式銑床的絲杠有較大的間隙慈翔。逆銑產生消除間隙的切削力,使銑削動作更平穩(wěn)蔽碘。
12)仿形銑削還是等高線切削因镊?
在型腔銑削中,保證順銑刀具路徑成功的最好方法是采用等高線銑削路徑都炮。銑刀(例如球頭立銑刀瘸酒,見模具制造樣本C-1102:1)外圓沿等高線銑削常常得到高生產率,這是因為在較大的刀具直徑上听谓,有更多的齒在切削钙幼。如果機床主軸的轉速受到限制,等高線銑削將幫助保持切削速度和進給率血庐。采用這種刀具路徑仿村,工作負載和方向的變化也小。在高速銑應用和淬硬材料加工中兴喂,這特別重要蔼囊。這是因為如果切削速度和進給量高的話,切削刃和切削過程便更容易受到工作負載和方向改變的不利影響衣迷,工作負載和方向的變化會引起切削力和刀具彎曲的變化畏鼓。應盡可能避免沿陡壁的仿形銑削。下仿形銑削時壶谒,低切削速度下的切屑厚度大云矫。在球頭刀中央,還有刃口崩碎的危險汗菜。如果控制差让禀,或機床無預讀功能,就不能足夠快地減速陨界,最容易在中央發(fā)生刃口崩碎的危險巡揍。沿陡壁的上仿形銑削對切削過程較好一些,這是因為在有利的切屑速度下菌瘪,切屑厚度為其最大值奸桃。
為了得到最長的刀具壽命,在銑削過程中應使切削刃盡可能長時間地保持連續(xù)切削陡顶。如果刀具進入和退出太頻繁村围,刀具壽命會明顯縮短。這會使切削刃上的熱應力和熱疲勞加劇段鲜。在切削區(qū)域有均勻和高的溫度比有大的波動對現代硬質合金刀具更有利缅煎。仿形銑削路徑常常是逆銑和順銑的混合(之字形),這意味切削中會頻繁地吃刀和退刀潦寂。這種刀具路徑對模具質量也有不好的影響督注。每次刀意味刀具彎曲,在表面上便有抬起的標記捡路。當刀具退出時芬吸,切削力和刀具的彎曲減小,在退出部分會有輕微的材料“過切削”悍蔫。
聲明:本網站所收集的部分公開資料來源于互聯網奶膘,轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網絡分享,并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責盯桦,也不構成任何其他建議慈俯。本站部分作品是由網友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳拥峦,對此類作品本站僅提供交流平臺贴膘,不為其版權負責。如果您發(fā)現網站上所用視頻略号、圖片刑峡、文字如涉及作品版權問題,請第一時間告知玄柠,我們將根據您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容突梦,以保證您的權益!聯系電話:010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn羽利。
- 暫無反饋