一般来说,要求刀具以及刀夹的加速度达到3g以 上时,刀具的径向跳动要小于0.015mm,而刀的长 度不大于刀具直径的4倍。据SANDVIK公司的实 际统计,在使用碳氮化钛(TICN)涂层的整体硬质 合金立铣刀(58HRC)进行高速铣削时,粗加工刀 具线速度约为100m/min,而精加工和超精加工 时,线速度超过了280m/min。据国内高速精加 工模具的经验,采用小直径球头铣刀进行模具精加 工时,线速度超过了400m/min。这对刀具材料 (包括硬度、韧性、红硬性)、刀具形状(包括排屑 性能、表面精度、动平衡性等)以及刀具寿命都有 很高的要求。因此,在高速硬切削精加工模具时,不 仅要选择高速度的机床, 而且必须合理选用刀具和 切削工艺。
在高速加工模具时,要重点注意以下几个方面: ①根据不同的加工对象,合理选择硬质合金涂层刀具、CBN和 金刚石烧结层刀具。
②采用小直径球头铣刀进行模具表面精加工, 通常精加工刀具 直径<10mm。根据被加工材料以及硬度,所选择的刀具直径 也不同。在刀具材料的选用方面,TiAIN超细晶粒硬质合金涂 层刀具润滑条件好,在切削模具钢时,具有比TiCN硬质合金涂 层刀具更好的抗磨损性能。
（1）电子束镜面加工装置的规格 （2）加工特性
（1）电子束镜面加工装置的规格
（2)加工特性
照射前后表面粗糙度的比较
电子束的去除量
不同加工面对电子束照射表面层的影响
盐水喷雾试验
电子束镜面加工装置表面精加工特性
1. 电子束照射能降低表面粗糙度值。 2. 电子束照射只是在最表面层上进行均 匀地予以
③小进给量、小刀纹切削。通常进给量小于铣刀直径 10%,进给宽度小于铣刀直径40%。
④保留均匀精加工余量。 ⑤保持单刃切削。
内拐角以圆弧过渡
螺旋线进给切削
直线斜向进给切入
螺旋线进给切入
螺旋线进给加工平面
高速铣削加工孔
在等平面上加工轮廓
以螺旋线或摆线路径进给加工槽
大面积电子束的模具精加工技术
3.6 模具数字化制造技术
3.6.1模具的高速切削加工技术 3.6.2大面积电子束的模具精加工技术 3.6.3基于逆向工程的模具AD/CAM/DNC技术 3.6.4快速模具制造技术及其应用 3.6.5模具设计和加工技术的发展方向
3.6.1模具的高速切削加工技术
（1）高速切削加工技术的特点加 （2）工模具的高速切削机床 （3）高速切削模具的刀具技术 （4）高速切削模具的工艺技术
(2)机床快速进给对快速空行程要求不太高。但要具有比 较高的加工进给速度(30～60m/min)和高加减速度。
(3)具有良好的高速、高精度控制系统,并具有高精度插补、 轮廓前瞻控制、高加速度、高精度位置控制等功能。
速切削模具的软件。
（3）高速切削模具的刀具技术
高速切削加工需配备适宜的刀具。硬质合金涂层 刀具、聚晶增强陶瓷刀具的应用使得刀具同时兼具高 硬度的刃部和高韧性的基体成为可能,促进了高速加工 的发展。聚晶立方氮化硼(PCBN)刀片的硬度可达 3500～4500HV,聚晶金刚石(PCD)硬度可达 6000～10000HV。近年来,德国SCS、日本三菱 (神钢)及住友、瑞士山特维克、美国肯纳飞硕等国外 著名刀具公司先后推出各自的高速切削刀具,不仅有高 速切削普通结构钢的刀具,还有直接高速切削淬硬钢的 陶瓷刀具等超硬刀具,尤其是涂层刀具在淬硬钢的半精 加工和精加工中发挥着巨大作用。
⑥工件发热少、切削力减小,热变形小,结合 CAD/CAM技术用于快速加工电极,特别是形状 复杂、薄壁类易变形的电极。
高速精加工的高表面质量模具
形状复杂、薄壁类易变形的电极
（2）工模具的高速切削机床
(1)要求机床主轴功率大、转速高,满足粗、精加工。精加工 模具要用小直径刀具,主轴转速达到15000～20000rmp 以上。主轴转速在10000rpm以下 的机床可以进行粗加工 和半精加工。如果需要在大型模具生产中同时满足粗、精加 工,则所选机床最好具有两种转速的主轴,或两种规格的电主 轴。
（1）高速切削加工技术的特点
高速切削加工模具是利用机床的高转速和高进给速度,以 切削方式完成模具的多个生产工序。高速切削加工模具的优 越性主要表现在以下几个方面：
①高速切削粗加工和半精加工,大大提高金属切除率。 ②采用高速切削机床、刀具和工艺,可加工淬硬材料。对 于小型模具,在材料热处理后,粗、精加工可以在一次装夹中 完成;对于大型模具,在热处理前粗加工和半精加工,热处理淬 硬后精加工。
高速加工模具工艺处理应该遵循以下原则: ①采用小直径刀具精加工时,切削速度随着材料硬度的增
加而降低。 ②保持相对平稳的进给量和进给速度,切削载荷连续,减
少突变,缓进缓退。避免直接垂直向下进刀而导致崩刃:斜 线轨迹进刀的铣削力逐渐加大,对刀具和主轴的冲击小,可 明显减少崩刃;螺旋式轨迹进刀切入,更适合型腔模具的高 速加工。
③选择合适的刀具参数,如负前角等。高速加工刀具要求比普 通加工时抗冲击韧性更高、抗热冲击能力更强。
④采取多种方法提高刀具寿命,如合适的进给量、进刀方式、 润滑方式等,以降低刀具成本。 ⑤采用高速刀柄。目前应用最多的是HSK刀柄和热压装夹刀 具,同时应注意刀具装夹后主轴系 统的整体动平衡。
（4）高速切削模具的工艺技术
去除。 3. 电子束照射能使表面生成非晶化层。 4. 电子束照射能大幅度提高耐蚀性。 5. 电子束照射能增强防水性。 6. 电子束照射能在模具精加工中实现新的、高效率
无需手工抛光工序。
3.6.3 基于逆向工程的模具 CAD/CAM/DNC技术
数字化CAD/CAM/DNC逆向工程一般可分为5个阶段:
③高速高精度硬切削代替光整加工,减少大量耗时的手工 修磨,比电火花加工提高效率50%。
④硬切削加工最后成型表面,提高表面质量、形状精 度(不仅表面粗糙度低,而且表面光亮度高),用于 复杂曲面的模具加工更具优势。
⑤避免了电火花和磨削产生的脱碳、烧伤和微裂纹 现象,大大减少了模具精加工后的表面损伤,提高 模具寿命20%。