模具製造中的數控銑削加工刀具技術

通過熟（shú）悉模（mó）具的工藝和步驟，根據模具（jù）的材（cái）料，搭配科學的刀具，對加工的凸凹模進行分析（xī），選擇合理的切削參數（shù），製定（dìng）合理的（de）刀（dāo）具策略進行切削（xuē）控製。

一

前言

工業模具種類繁多（duō），包括鑄造模具、精密鑄（zhù）造模具、五金模具、塑料模具（jù）、輪胎模具、高低壓鑄造模具、熱流道模具、粉末合金模具等。模（mó）具製造（zào）過程的核心是數控加（jiā）工，而（ér）數（shù）控刀具是數控加工的重要組成部分。俗話說“三分技術，七分刀具”，可見數控加工刀具的重要性。

2

模具的材料特性

模具材料（liào）包括碳素工具鋼（gāng）、合金工具鋼、合金結構（gòu）鋼、鑄（zhù）鐵、不鏽鋼、高溫合金、有色（sè）金屬和淬火鋼等。這些材料涉及（jí）機械加工（gōng）的（de）六組材料，模具材料又分為冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼等。六種大型模具材（cái）料和適（shì）用刀具材料（liào）的切削特（tè）性見表1[1]。

三

模銑凸輪的加工策略（luè）和標準刀（dāo）具

加工策略和刀具是相互對應的（de），科學（xué）的選擇有助於保證效率、質量和成本。待加工的模具如圖1所示。根據相關標準，製定模具加工步驟，選擇相應的刀具（jù）。

模具的定位導（dǎo）柱、頂杆孔（kǒng）等功能（néng）孔需要用孔加工工具加工（gōng）。孔加工工具及其圖表見表3。根據2D、3D、仿（fǎng）形銑削和多（duō）軸加工的刀（dāo）具（jù）策略，選擇不同的刀具進行鑽孔、螺旋鑽孔、倒角鑽孔、整圓銑削和螺紋銑削。

加工模具時，每一（yī）步的切削方（fāng）式是選（xuǎn）擇刀具和切（qiē）削路徑的關（guān）鍵因素。加工模具時，刀（dāo）具如（rú）圖（tú）2所示，具體策略和圖（tú）示見表4。圖2中標記的數字對應於表4中的序列號。

四

工具的選擇

4.1考慮因素

模具（jù）銑（xǐ）削（xuē）刀具選擇要考慮的因素有:①根據機床主軸接口(BT、HSK、NT、Capto等)選擇刀柄形式。).②選擇刀（dāo）具結構(麵銑刀、快速進給銑刀（dāo）、方肩銑（xǐ）刀、整體合金銑刀、圓頭刀、球頭刀（dāo）、倒角（jiǎo）刀、鑽孔刀等。)根據（jù）模具的銑（xǐ）削策略和工步的大小。③根（gēn）據模具結構和尺寸（cùn），分析模具型（xíng）腔、凸模轉角和R角，確（què）定最小切刀和最大切刀。用於第（dì）二次粗（cū）加工的（de）第二刀具的直徑是第一（yī）次粗加工刀具的1/2，用於第三次粗加工的第三刀（dāo）具（jù）的直徑是第二（èr）刀（dāo）具的1/2。以此類推，清（qīng）理模具型腔和凸模拐角處的材料，利用精加工（gōng）策略進行高速精加工（gōng）。刀具一（yī）般以④為準，一般結合垂直或水平R角選（xuǎn）擇垂直或水平拐角處的角度清潔工具。

4.2不同模具加工的刀具選擇案例（lì）

(1)汽車衝床加工（gōng）(見（jiàn）圖3)汽車衝床的材料（liào）(見圖3)為Cr12，其硬度為（wéi）28 ~ 31 HRC。采用濕法加工，無需後熱處理。加工（gōng）該模具時的刀具選擇見（jiàn）表5。

(2)汽（qì）車衝壓加工的鑄造模具(見圖4)采用鑄鋁。工件尺寸為500mm×300mm×160mm，垂直（zhí）圓角半徑為4mm，水平圓角半徑（jìng）為3mm，毛坯（pī）餘量為8mm。消失模鑄（zhù）造技術（shù）用於濕法加工。加工該模具時的工具選擇見表6[2]。

(3)汽車衝壓加工的型腔壓板的凹模(見圖5)材質為HT300，尺寸為500mm×400mm×150mm。由三軸立式加工中心濕式加工，調（diào）質處（chù）理後加（jiā）工。加工該芯片時，工具（jù）選擇見表7。

五（wǔ）

新一代模具工具

目前，世界各大刀具廠在刀（dāo）具細分市場不斷創新，每年都推出有競爭力（lì）的刀具，以提高質（zhì）量，提（tí）高效率（lǜ），降低成本（běn）。可更換刀具係列得（dé）到了各大刀具製造商的積極（jí）推廣，其應用越來越廣泛。刀（dāo）杆可（kě）采用合金材料，阻尼刀杆和合金阻尼刀杆的（de）懸掛可達12次，大大降低了加工時（shí）的振動（dòng），表麵質量提高了幾個（gè）數量級。最新工具在刀柄的材料和（hé）結構上進行了質量優化。粗加工和二次粗加工時，可以快（kuài）速（sù）更換刀（dāo）頭。端銑刀頭（tóu）、圓頭銑刀頭、倒角銑刀頭和鉸（jiǎo）刀頭可以共（gòng）用一個刀（dāo）柄，大大（dà）降低了刀具投資，適合（hé）模（mó）具加工。

在模具加工中，刀杆懸臂應遵循最粗刀杆和最短刀（dāo）杆的原則。當直徑與突出量發生衝突時，可采用合（hé）金刀杆、可更換刀杆和（hé）阻尼刀杆，以降低加工（gōng）時（shí）振動的頻率和概率，從而保證加工效率、成本和表麵質量。刀（dāo）具按材質可（kě）分為鋼刀、合金刀（dāo）、普通阻尼刀、合金阻尼刀（dāo）和（hé）其他阻尼刀(3D打印刀等。).直徑3 ~ 4倍時選用鋼（gāng）刀杆，直徑5 ~ 6倍時選（xuǎn）用合（hé）金（jīn）刀杆，直徑7 ~ 8倍時選用（yòng）阻尼刀杆，直徑10 ~ 14倍時（shí）選（xuǎn）用合（hé）金阻尼刀杆[3]。

對模具加工用（yòng）刀柄進（jìn）行了結構創新設計，部分創新刀柄如表8所示。

先（xiān）進（jìn）刀（dāo）具的高效率（lǜ）是指提高切削三要素的能力，即提高切削速度、反（fǎn）饋（kuì）ap和（hé）進給fz(或進給速度vf)。先進刀具的質（zhì）量改進是（shì）指減少（shǎo）失效模式、優化減振效果和提高表麵質量。根（gēn）據六大材料組和具體切削條件(特別是航空鋁合金的薄壁零件容易粘刀，鈦合金和鎳基合金（jīn）容（róng）易磨（mó）損失效)，製作專用刀具。對於熱處理後硬度在60HRC以上的模具材料的加工，一些創新工具如表9所示[4]。

六

結束語

學習模具的CAM軟件和刀具的合理選擇是模具（jù）工程師（shī）的必修課（kè）。通過全麵了解模具工藝和步驟，根據要加工的（de）模具材料，匹配科（kē）學（xué）合理的刀具；通過對（duì）加工的凹凸模具（jù）進行分析，製定合理的刀具（jù）軌跡、刀（dāo）具策略和（hé）切削參數，選擇合適的刀具類型進行加工，可以達到事半功倍的效果，達到（dào）提質增效降本的目的。