高速切削加工技术及其在汽车工业中的应用(下)

         如汽车覆盖件模具大多由各种自由曲面构成，高速铣削用高转速、小切深、大进给的加工方法，能提高模具的制造精度，延长模具的使用寿命，从而提高注塑件的质量。而且在大进给速度条件下，高速铣削机床具有高精度定位功能和高精度插补功能，特别是圆弧高精度插补。又如，对于前围档板冲压模具的精加工，主要应保证型面的质量。一般情况下，大面积精铣时要求铣削过程中不更换铣刀或刀刃，一次完成整个型面的铣削，这对铣刀的精度和耐用度要求相当高。利用高速切削的技术特征，选用高切削速度、微进给量和多次切削的精加工工艺，恰恰可以做到扬长避尹短，满足覆盖件模具自由曲面加工的要求。为保证冲压过程中容易进料，应使加工刀纹与冲压材料进料方向一致，因此宜采取射状走刀。为确保表面加工质量，切削深度定为0.2mm，切削进给量为0.2mm/r，切削速度为200m/min，初次刀具半径为20mm球头铣刀，清根铣时刀具半径为8mm球头铣刀。像这种原来只能用人工(高级钳工)来进行精修加工的工艺过程，现在完全可以采用高速切削来完成，模具的整体加工效率得到明显提高。

　　高速切削机床

　　在刀具直径确定的情况下提高切削线速度，则无疑需要较高的主轴转速；为了通过高速使得刀具的每个齿都获得适当的进给率，则高的进给速度和加速度也是必须的。这一切需要全新的机床制造技术的应用，如高速电主轴，高进给率的大螺距滚珠丝杠等。同时，为了将产生热源的切屑尽快地去除，并更好地润滑前后刀面，油雾润滑冷却装置的应用也尤为重要。显然，为了满足高速切削工艺的要求，首先是对机床本身提出了非常高的要求：高速切削机床必须具备足够高的主轴转速、高的动力学性能、以及高刚度和吸振性能。

　　如瑞士米克朗公司开发的5轴联动高速加工机床HSMU系列，采用了新型的人造大理石床身材料，整体成型的封闭O形结构，为机床的吸振性和刚性打下了良好的基础。大螺距的滚珠丝杠由水冷的伺服电机驱动，保证了高进给速度下机床的稳定性。标准配置的机上激光对刀仪保证了高转速下刀具尺寸的测量精确性，从而保证了加工精度。我国浙江万向集团、烟台霍富汽车锁公司和长春一汽富奥等汽车制造及汽车零部件制造企业已引进了米克朗的高速加工中心及高速5轴联动加工中心。

　　近十年来，上海暨华东地区汽车工业的飞速发展，为高速切削加工提供了巨大的市场需求。上汽集团旗下的大众、通用、汇众、上柴、拖内、荻原等公司正在组建高速切削柔性生产线或高速铣、镗、钻削加工单元，用于汽车内外覆盖件模具及汽车发动机的切削加工。比较常用的切削参数是：主轴转速8000～12000r/min，进给速度40～80m/min，切削深度0.01～0.05mm：毛坯材料为铸钢、锻材、灰铸铁或铝合金等；采用的刀具主要有高速工具钢、硬质合金、CBN、PCD、钛涂层刀具或陶瓷刀具。因此，上述参数范围内的机床设备及刀具材料具有较大的市场需求。