小刀具成就大模具的未来

蓉容

小刀具成就大模具的未来
现代汽车模具快速发展的标志之一就是数控加工技术的介入。而高效切削刀具的使用也将带动数控切削加工技术进入一个更高的层次。切削加工工艺与高效切削刀具两者的紧密结合与相互促进大大提高了生产效率，缩短了模具的制造周期。作为模具加工企业，我们在数控加工工艺的改进、数控刀具的统一规划、刀具装备的选用等方面正在向国际化的方向发展，通过近年来对加工经验的总结与现场疑难加工问题的解决，我们的切削加工水平不断地得到提高，为数控自动化加工，提高生产效率做出了最基本的铺垫。
1 Q- \; ?; F8 T& P5 @数控加工中合理的选择刀具和切削用量是一项复杂且专业性强的工作。也是一直以来困扰数控加工的难题之一。尤其是淬硬模具加工及模具结构面自动加工，都属国内先进的切削新工艺，刀具选用时没有可以借鉴的先例，完全是依靠我们的不断摸索与改进才攻克这些难题的。
1、 淬硬模具的加工：众所周知，大型的汽车模具需要一定的表面硬度来提
高自身的耐用度，因而大多数厂家都对其表面进行淬火来增加硬度。而淬火后的模具表面变形只能在调试时用人工研磨调试的方法解决，不仅效率低下且生产周期长。我公司率先将这一工艺改为先预留一定的加工余量就开始对模具表面进行淬火处理，然后再进行数控精加工。但如此淬火后的加工，就要求刀具在硬材料与相对较软材料间进行往复切削，适应一种材料加工用刀具的合理选择都存在一定的难度，何况是一把刀具要适应两种表面硬度不同的材料，我们只能优先考虑难加工材料—淬硬区的加工。一般的硬质合金刀具加工淬火区域时效率明显降低，而且刀具易出现崩齿、磨损较快等现象。可是使用涂层刀具又要遇到在软材料区磨损快的问题。这时我们把目光定位在了机夹球头刀具上，现代刀具工业的进步使机夹球头刀具使用的刀片能够适应多种材料的加工。为了降低硬加工区的径向跳动，必须先考虑刀杆的强度，尽可能加大刀杆直径，刀杆选择硬质合金刀杆，可以实现最小的径向跳动，加工后效果很好。无论是从加工效率还是生产成本上考虑，机夹刀具都是效率与成本的最好选择。
2、模具结构面自动加工：现在国内的很多模具厂家已经可以在数控机床上
8 ]# \% L$ T% ]  x' K; |: x  j完成一些曲面的自动加工，而结构面因为涉及到深度型腔加工时刀具振动大易损坏，另外毛坯面加工时由于铸件自身原因存在杂质、砂眼或者加工余量不均等这些难控制因素，一直是由人工手动操作加工完成的，甚至操作者看护加工时都不能及时阻止刀具损坏。要想与国外先进模具企业具有同样的竞争水平，就一定要攻克这个难题。我们根据现场的实际使用情况摸索进行针对本公司使用的模具材料，结合刀具的理论参数制订了适合本公司使用的《刀具参数用表》，方便编程时正确选用刀具和切削用量。并大量使用了加长刀柄装配机夹刀盘来进行深腔面加工，取代了长切削刃刀具。在使用中我们同样考虑到了刀柄加长后的刚性问题，以及切削时产生共振所带来的不良影响，因此选用了锥度刀杆式的刀柄，并采用小切削深度、高转速、高进给速度的加工方法，在最大程度上减小了刀具的损坏，同时也将加工效率提高了数倍。现通过程序的编制，模具结构面已可以在数控机床上实现无人自动化加工。
. x9 c& P" k, {+ G3、 导向面加工：由于模具的导向面属于工作定位面，因此对垂直度要求相
* G3 w4 {% G& U对较高，而一般的导向面深度也要在150mm以上，这就使垂直度更加难以达到要求。为了解决这一难题我们尝试使用了多种刀具，镶合金刃的加长焊接刀具、硬质合金立铣刀等等，由于采用轴向切削，刀具越长底部受侧向力的影响就越大，垂直度就越不好。而插铣刀径向切削的运动方向，既保证了导向面的垂直度；大的金属移除量又使我们获得了更高的加工效率。在精加工时，我们使用了CBN材质的刀片，除了很好的加工表面，垂直度也得到了更好的保证。
$ ?2 m3 q5 r7 P这些都是现代刀具变化给加工带来的可喜而惊人的进步。同样也让我们更加意识到科技进步之快，过去的刀具管理模式也正在被淘汰，新的加工工艺必须有新的、更加合理的规划。在这一点上，我们首先按模具加工内容的不同进行刀具、刀柄的配备，而不是笼统的将刀具、刀柄下发给各设备使用的管理方式。具体到将结构面与型面分开配备刀具；根据设备加工模具内容的不同进行不同的刀具配备等等，都由专人在加工前将这些工作完成。最大程度上的减少了刀具的库存量，而且提高加工效率，减少了操作工人的辅助时间，增加了更多的“在切削”时间。
8 ?1 t$ V2 H. Y" g6 Z$ K3 G7 x9 J0 C另外我们将车间内的设备加工能力进行详细的划分，根据不同设备的加工特点进行不同的刀具选择，使机床与刀具形成完美的加工组合。在强度、刚度好的设备上使用机夹球头刀体进行粗加工型面，虽然球头刀体的阻力大，但机床的刚性好一样可以获得效率高的加工；而在条件相对较差的设备上进行此类加工时，就选用阻力较小的仿形铣刀加工，小切深高速进给同样能凸现出仿形刀具的优越性。但在修边模具中型面需断续加工，切削条件不好，刀具要经过‘切削－空走刀－再切削’这样往复的曲面运动时，对刀具损伤严重，使用中刀片更换频次高，成本相应提高，当刀具切宽超过刀具半径时更加明显。这是我们还需要在各方面改进的问题。正是这些不断出现的新问题促使我们努力改进加工工艺，在获得高效率的同时完成高质量的加工。“三高一专”刀具正因为适应了我们这样的要求，已经在模具加工制造业中扮演了主要的角色，相信在今后的加工中，小小的刀具会有更加可喜表现完美上演。