提高模具加工精度和效率

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模具制造成本大致组成为：切削加工65%、模具材料20%、热处埋5%和装配调整10%。由此可知切削加工占成本的绝大多数，若这部分加工效率得到提高，不仅可以使总体成本下降，还可以缩短交货期，快速回收资金。

一般降低切削加工成本有两条途径：一是提高刀具寿命，但刀具成本只占切削成本的2%~4%，若使刀具寿命提高50%，折算到总费用也就只能使零件加工成本下降1%;另一方面是提高加工效率，即使用先进刀具，增加切削速度、进给量和吃刀量，这三者的乘积即单位时间的金属切除量，若此量增加20%，则可使成本下降15%，这是非常具有吸引力的。在具体的生产现场，机床等工艺装备是固定的不易更改，而刀具的更改相对更加容易。这里包括针对不同加工对象(材料及其硬度、形状等)，选用合适的刀具材料与合理的刀具几何形状和结构。模具中的主要部分都需要使用各类立铣刀来加工。

用立铣刀直接加工淬硬钢

立铣刀若能直接加工淬硬钢就可以省去耗时长、价格昂贵的磨削加工与手工研磨时间，大大提高加工效率。近年来，谈起以铣代磨加工淬硬钢，通常首先想到运用 CBN(立方氮化硼)刀具材料，CBN其微粒硬度达HV8000~9000，其烧结体PCBN硬度可达HV4000~5000，耐热性高达 1400~1500℃，在800℃时其硬度仍高于陶瓷与硬质合金的常温硬度，故能够以硬质合金3~5倍的切削速度进行切削，其化学稳定性很高，在 1200~1300℃高温下它不与铁系材料发生化学反应，在2000℃才与碳发生反应。切削时与各种工件材料的粘结，高温时的扩散作用也比硬质合金少得多，因此特别适于加工钢铁材料。其导热性为硬质合金的20倍，仅次于金刚石，且导热性随温度的提高而增强。它与不同材料的摩擦系数仅为0.1~0.3(硬质合金为0.4~0.6)，并且随着切削速度的提高，摩擦系数还会进一步下降。

三菱较早开发了CBN材料的立铣刀，其CBN-1XLB型球头立铣刀球头半径为1mm，颈长为5mm，铣削HRC60的SKC模具钢可以达20000r/min，1700mm/min的进给量，0.05的背吃刀量，切削800m后刀面仅磨损了0.03mm，若背吃刀量提高到0.1mm，也就是在较高的负荷下，切削了400m后刀面的磨损高度也仅为 0.022mm。在切削淬硬模具钢时，若选择CBN材料，虽价格贵但因切削速度高，可以缩短加工时间，延长刀具使用寿命，提高产品质量，因此具有更好的经济性。

近年来，由于涂层技术与硬质合金材料的不断发展。以三菱公司产品为例：其TiN涂层维氏硬度HV=1900，(AlTi)N涂层的 Mstar系列立铣刀HV=2800，VC系列立铣刀采用(AlTiSi)N涂层HV=3200，最近开发的Impact Miracle技术纳米级(Al、Ti)N涂层VF系列HV=3700，可以说接近了PCBN的硬度。淬硬钢的硬度一般达HRC45~68，为切削它，刀具材料硬度应为其3~5倍以上，相差得越多刀具越耐磨，或是可以用更高的切削速度进行加工。HRC68相当于HV940，二者对比并非线性关系，但大致可看出Mstar系列立铣刀已能切削淬硬钢，而VC和VF系列立铣刀均可直接以更高的效率加工淬硬模具钢。

划分加工工序

模具加工工艺路线按工序性质不同，可划分成如下几个阶段;①粗加工：其主要任务是切除大部分加工余量;②半精加工：使主要表面消除粗加工留下的误差，达到一定的精度，留精加工余量，为精加工做准备。③精加工：使各主要表面达到图纸技术要求。④光整加工：有更高精度和表面质量要求时可设之。划分加工阶段是因为;①粗加工、半精加工时切削余量大，切削力、热、功率消耗大，工件刀具机床受力、受热有一定的内应力和变形存在，不可能达到高的加工精度和光洁度。若有后续的精加工等应逐步减少切削用量，修正消除工件误差及毛坯留下的复映误差。画分工序后，各阶段的时间间隔有利于工件消除内应力，使变形充分，以便在后续工序中得以修正。②划分加工阶段便于合理使用机床，使用不同功能的刀具，如大型模具粗加工尽量使用可转位刀片，特别是带圆形刀片的立铣刀，圆形刀片可在各个方向上切削，切削轨迹间过渡平滑，为半精加工留下小而较均匀的加工余量，圆形刀片比任何带角刀片的刀头强度都大，可承受大的切削负荷而不损伤。圆形刀片各点主偏角由0°~90°，切削负荷逐渐增大，可在各个方向和各种表面上加工，可转位次数多，经济性好。带可转位刀片的立铣刀一般精度不够高，其精度较高的可用它进行半精加工。精加工阶段可换用精度高的整体立铣刀，如三菱的精密整体球头立铣刀球头R精度最高可达±0.002mm，圆弧头立铣刀转角R的精度也达到±0.01mm，在加工中心上加工直接达到精密级要求，而免除了磨削。③便于热处理、中间检查等工序插入。最近三菱开发球头精度达±0.006SRF型机夹式刀片球头立铣刀，圆弧精度达±0.01SUF型立铣刀，使机夹式刀片立铣刀也能参加到半精加工，www.vtoall.com甚至精加工中来，进一步为达到一定的精度提高了效率。

使各工序各表面加工余量均等，即使得每个工序加工前后与模具最终形状尽可能相似，均布的余量可保证加工过程高效且安全稳定，刀刃上切削力、热负荷变动少，寿命就可能提高，有利于实现无人加工，使机床负载恒定，并有利实现高速切削。

模具的凹凸模的仿形加工通常用等高线加工和扫描线加工两法，等高线加工即沿模具形状一定高度的轮廓周缘仿形切削，扫描线加工则是沿模具垂直截面形状不同高度上下起伏切削。等高线法刀具路径、切削负荷和方向变化小，更易保证余量均匀，维持恒定切削速度，背向和侧刀吃刀量。以上各项变化少，就减少了刀具损伤，提高了它的寿命。在淬硬钢加工与高速铣削时，尤应采用此法。而扫描线仿形加工时，刀具不断进入退出，反复地顺铣逆铣，刀刃上热应力变化，负荷变化急剧，刀具易损，加工表面质量也较差。