模具制造領(lǐng)域的若干常見問題解答

1.影響材料可切削性的首要因素是什么？

（1）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。

（2）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的，鍛件和鑄件有非常難于加工的表面。

（3）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）。

（4）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。

（5）殘余應(yīng)力，它能引起金屬切削性能問題。常常推薦，在粗加工后進(jìn)行應(yīng)力釋放工序。

2.鑄鐵的切削特性是什么？

一般來說，它是：鑄鐵的硬度和強(qiáng)度越高，金屬切削性能越低，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有：磨蝕、粘結(jié)和擴(kuò)散磨損。

（1）磨蝕主要由碳化物、沙粒摻雜物和硬的鑄造表皮產(chǎn)生。

（2）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克服。

（3）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，而使切削刃過早斷裂、工件破損、表面質(zhì)量差、過大的波紋度等。

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。

3.什么是模具制造中主要的、共同的加工工序？

切削過程至少應(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。

4.在這些不同的工序中應(yīng)主要使用何種刀具？

（1）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；

（2）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；

（3）精加工工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀；

（4）殘余量銑削工序：圓刀片銑刀、球頭立銑刀、直立銑刀。
通過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，來優(yōu)化切削工藝，這非常重要。

5.在切削工藝中有沒有一個(gè)最重要的因素？

切削過程中，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，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)行無人加工或部分無人加工。

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。

6.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，所以它們是經(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它們產(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)該選擇圓刀片銑刀，如，CoroMill200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。

7.什么是有效切削速度？

有效直徑上的有效切削速度的基本計(jì)算是非常重要的。
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)參見山特維克的模具制造樣本）。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。