В последние годы технология высокоскоростной резки все более широко используется в развитых странах, таких как Европа и США. Если взять в качестве примера обработку пресс-форм, то большое количество высокоскоростных режущих станков постепенно заменяют электрическое технологическое оборудование для выполнения эффективной прецизионной обработки полостей пресс-форм. В настоящее время внутреннее производство и обработка пресс-форм в основном основаны на обычной обработке и электроэрозионной обработке. Процесс громоздкий, неэффективный и имеет длительный цикл. Он кажется все более неспособным в условиях все более ускоряющегося обновления продукции на текущем рынке. Технология высокоскоростной резки имеет блестящие перспективы применения для сокращения циклов изготовления пресс-форм и снижения затрат благодаря своей высокой скорости, высокому качеству и способности напрямую технологическая закаленная сталь.
Технология высокоскоростной резки восходит к теории высокоскоростной резки, предложенной доктором Карлом Саломоном из Германии в 1930-х годах. По сравнению с традиционной резкой, высокоскоростная резка имеет более высокую скорость резки и эффективность обработки; а качество поверхности после обработки высокое, и закаленные материалы с твердостью 50-60HRC могут обрабатываться напрямую, чтобы достичь «резки вместо шлифования».
По сравнению с EDM в традиционной обработке пресс-форм, высокоскоростная резка экономит процесс проектирования и обработки электродов, а точность обработки значительно повышается. Полировка и шлифовка сборщиков значительно сокращаются или даже устраняются, а эффективность обработки значительно повышается. Статистика показывает, что для пресс-форм средней сложности высокоскоростная резка может сократить цикл обработки как минимум на 40% или даже больше. Даже для некоторых поверхностей полости пресс-формы с особенно сложной формой (например, глубокие канавки и узкие щели) EDM по-прежнему требуется, и высокоскоростное фрезерование также может помочь получить более качественные графитовые электроды EDM.
Исследование шероховатости поверхности штампов при высокоскоростной резке
Шероховатость поверхности является очень важным показателем качества поверхности пресс-формы. Влияние высокоскоростной резки на шероховатость поверхности можно определить экспериментально. Условия эксперимента: режущий материал — сталь пресс-формы 3Cr2Mo, материал инструмента — керамика SG4, диаметр инструмента — 100 мм, главный угол отклонения — 75°, осевой и радиальный передние углы — оба 0°, одно лезвие. Эксперимент позволяет наблюдать влияние на шероховатость поверхности путем изменения скорости резания, скорости подачи, осевой и радиальной глубины резания.
Из результатов эксперимента видно, что: с ростом скорости резания шероховатость имеет тенденцию к снижению. При достижении скорости 1000 мм/мин шероховатость поверхности достигает минимального значения, а эффект шлифования достигается в полной мере. В процессе высокоскоростного резания время контакта и выдавливания между инструментом и заготовкой сокращается за счет увеличения скорости резания, а пластическая деформация заготовки уменьшается.
Высокая скорость резания также не способствует образованию нароста на кромке, поэтому можно получить лучшее качество поверхности. С другой стороны, высокая скорость шпинделя также делает частоту возбуждения станка во время резки очень высокой, что намного больше собственной частоты технологической системы, что снижает вероятность резонанса, что способствует повышению точности обработки и качества поверхности. В эксперименте, когда скорость резания превышает 1000 мм/мин, Ra снова показывает тенденцию к росту, что в основном вызвано шлифовкой инструмента.
Относительно скорости резания, увеличение скорости подачи, осевой глубины резания и радиальной глубины резания при высокоскоростной резке приведет к увеличению шероховатости поверхности. Таким образом, из эксперимента можно сделать вывод, что при выборе параметров резания для фактической высокоскоростной резки следует выбирать более высокую скорость резания, а меньшая скорость подачи и глубина резания более способствуют улучшению шероховатости поверхности.
Технология высокоскоростной резки для пресс-форм
При определении технологии обработки пресс-формы метод резки должен учитывать требования высокоскоростной резки. Попробуйте использовать попутное фрезерование. При попутном фрезеровании толщина стружки, образующаяся при врезании инструмента в заготовку, самая большая, а затем постепенно уменьшается. При обратном фрезеровании все наоборот, поэтому трение между инструментом и заготовкой больше при обратном фрезеровании, а тепло, выделяемое на лезвии, больше, чем при попутном фрезеровании. Радиальная сила также значительно увеличивается, что сокращает срок службы инструмента.
При обработке формы избегайте метода прямой вертикальной подачи вниз. Использование косой подачи или спиральной подачи больше подходит для нужд высокоскоростной обработки полости формы. Метод косой подачи заключается в постепенном увеличении глубины осевого резания до установленного значения глубины осевого резания. Усилие фрезерования постепенно увеличивается, а воздействие на инструмент и шпиндель невелико, что может значительно уменьшить явление скалывания лезвия. Спиральная подача начинается с верхней части заготовки и спирально спускается в заготовку. Благодаря принятому методу непрерывной обработки относительно легко обеспечить точность обработки, и нет резкого изменения скорости, поэтому ее можно обрабатывать на более высокой скорости.
Настройка траектории инструмента при высокоскоростной резке предъявляет более высокие требования к настройке траектории инструмента. При высокоскоростной резке, поскольку скорость резания и скорость подачи очень высокие, если траектория инструмента необоснованна, очень легко вызвать внезапное изменение нагрузки резания во время процесса резания, что окажет влияние на обработку, повредит качество обработки, повредит инструмент и даже оборудование. Этот ущерб намного серьезнее, чем при обычной резке. Поэтому при высокоскоростной резке соответствующая траектория инструмента должна выбираться в соответствии с различными объектами и формами обработки, и не следует слепо стремиться к высокой скорости и высокой эффективности.
При обработке полостей пресс-форм большинство траекторий движения инструмента представляют собой не простые прямые линии, а криволинейные движения. В это время следует уделять особое внимание эффекту инерции, вызванному высокоскоростным движением. При изменении направления резания изменение происходит постепенно, а не внезапно. Например, при резке углов полости пресс-формы попробуйте использовать дуговой переход, чтобы сделать управление плавным. В то же время, если вы сможете соответствующим образом уменьшить скорость подачи, эффект будет лучше. Такая настройка может уменьшить воздействие на систему и избежать повреждения инструмента или заготовки, вызванного перерезкой.
В традиционном методе обработки углов полости обычно используется резка по прямой линии. При приближении к углу скорость движения замедляется, и в то же время завершается реверс подачи. В этот период движение инструмента прерывистое, и в прерывистом процессе будет генерироваться много трения и тепла; после установки угла в переход дуги, движение интерполяции дуги станка с ЧПУ является непрерывным процессом, и не будет прерывистого движения инструмента, тем самым уменьшая длину и время контакта между инструментом и заготовкой, и избегая качества поверхности формы из-за перегрева.
При высокоскоростной резке траектория инструмента должна быть стабильной, а резкие изменения скорости должны быть исключены. Так как резкое ускорение или замедление вызовет мгновенные изменения толщины реза, что приведет к изменению силы резания, что сделает обработку нестабильной, тем самым снизив качество обработки заготовки. Многие современные CAM-программы предоставляют функцию оптимизации скорости резания, поэтому необходимо выбирать соответствующую скорость резания и стратегии ускорения и замедления в соответствии с потребностями, чтобы уменьшить влияние изменений скорости на обработку.
Использование высокоскоростной резки при обработке полости пресс-формы может значительно повысить эффективность обработки при изготовлении пресс-форм и имеет хорошие перспективы продвижения для отечественной индустрии пресс-форм. При фактическом применении высокоскоростной резки, в отличие от традиционной обработки, необходимо выбирать разумные параметры резки в соответствии с конкретными требованиями пресс-формы и характеристиками высокоскоростной резки, а также сочетать с соответствующей технологией обработки, чтобы в полной мере использовать преимущества высокоскоростной резки.
