模具制造領(lǐng)域的若干常見(jiàn)問(wèn)題解答
/ 2021/6/5 13:41:19
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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。當碳含量增加時(shí)，金屬切削性能就下降。
（2）鋼的結構對金屬切削性能也非常重要。
不同的結構，包括：鍛造的、鑄造的、擠壓的、軋制的和已切削加工過(guò)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）非金屬參雜一般對刀具壽命有不良影響。例如Al2O3（氧化鋁），它是純陶瓷，有很強的磨蝕性。
（5）殘余應力，它能引起金屬切削性能問(wèn)題。常常推薦，在粗加工后進(jìn)行應力釋放工序。
2.鑄鐵的切削特性是什么？
一般來(lái)說(shuō)，它是：鑄鐵的硬度和強度越高，金屬切削性能越低，刀片和刀具可預期的壽命越低。用于金屬切削生產(chǎn)的鑄鐵，其大部分類(lèi)型的金屬切削性能一般都很好。
金屬切削性能與結構有關(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，而球墨鑄鐵相當不好。
加工鑄鐵時(shí)，遇到的主要磨損類(lèi)型有：磨蝕、粘結和擴散磨損。
（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(lái)克服。
（3）擴散磨損與溫度有關(guān)，在高切削速度時(shí)產(chǎn)生，特別是使用高強度鑄鐵牌號時(shí)。這些牌號有很高的抗變型能力，導致了高溫。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。
一般對加工鑄鐵所要求的典型刀具屬性為：高熱硬度和化學(xué)穩定性，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度。
切削鑄鐵的滿(mǎn)意程度，取決于切削刃的磨損如何發(fā)展：快速變鈍，意味著(zhù)產(chǎn)生熱裂紋和缺口，而使切削刃過(guò)早斷裂、工件破損、表面質(zhì)量差、過(guò)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。
切削過(guò)程至少應分為3個(gè)工序類(lèi)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用）。
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(gè)工序中，都應努力做到為下一個(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載很少有快速的變化，刀具的壽命就可能延長(cháng)，并更加可預測。如果可能，就應在專(zhuān)用機床上進(jìn)行精加工工序，這會(huì )在更短的調試和裝配時(shí)間內提高模具的幾何精度和質(zhì)量。
4.在這些不同的工序中應主要使用何種刀具？
（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(guò)選擇專(zhuān)門(mén)的刀具尺寸、槽形和牌號組合，以及切削參數和合適的銑削策略，來(lái)優(yōu)化切削工藝，這非常重要。
5.在切削工藝中有沒(méi)有一個(gè)最重要的因素？
切削過(guò)程中，一個(gè)最重要的目標是在每一個(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(shuō)，必須使用不同直徑的刀具（從大到小），特別是在粗加工和半精加工工序中。任何時(shí)候主要的標準應是在每個(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(guò)程。當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，切削刃上的機械作用和工作負載變化就小，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(wú)人加工或部分無(wú)人加工。
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(gè)有利的效應是對機床導軌、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階狀切削余量，這將使切削力發(fā)生變化，使刀具彎曲，其結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。
如果使用刀尖強度較弱的方肩銑刀（帶三角形刀片），就會(huì )產(chǎn)生不可預測的切削效應。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量較少，所以它們是經(jīng)濟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(guò)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。在切削的違禁詞深度處，主偏角為45度，當沿帶外圓的直壁仿形切削時(shí)，主偏角為90度，這也說(shuō)明了為什么圓刀片刀具的強度大——切削負載是逐漸增大的。
粗加工和半粗加工應該選擇圓刀片銑刀，如，CoroMill200作為首選。在5軸切削中，圓刀片非常適合，特別是它沒(méi)有任何限制。
通過(guò)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算是非常重要的。
由于臺面進(jìn)給量取決于一定切削速度下的轉速，如果未計算有效速度，臺面進(jìn)給量就會(huì )計算錯誤。如果在計算切削速度時(shí)，使用刀具的名義直徑值（Dc），當切削深度淺時(shí)，有效或實(shí)際切削速度要比計算速度低得多。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(lèi)的刀具（這些刀具請參見(jiàn)山特維克的模具制造樣本）。由此，計算得到的進(jìn)給率也低得多，這嚴重降低了生產(chǎn)率。更重要的是，刀具的切削條件低于它的能力和推薦應用范圍。
