精选word文档 下载可编辑日本模具制造业中高速铣削技术应用摘要：高速铣削加工技术多年来得到了快速发展，在航空航天、汽车、仪器仪表和模具制造等领域取得了越来越广泛应用。伴随切削速度提升，高速铣削加工技术表现出以下很多1.引言高速铣削加工技术多年来得到了快速发展，在航空航天、汽车、仪器仪表和模具制造等领域取得了越来越广泛应用。伴随切削速度提升，高速铣削加工技术表现出以下很多优势1：进给速度对应提升，从而可显着提升加工效率；切削力随之下降，尤其是径向切削力显著减小，适于加工刚性差零件；95%以上切削热被切屑飞速带走，工件基础保持冷态，适于加工易热变性零件；远离“机床-刀具-工件”工艺系统固有频率，加工过程平稳，加工精度高；应用于钛合金、高温合金等难切削材料加工，能够大幅度提升效率和改善表面完整性；能够缩短单件机加时间甚至省略一些工序（如直接实现钢HRC65淬硬态加工2），从而显着降低加工成本。将高速铣削加工这些技术优势应用到模具制造中，能够大幅度缩短精加工时间，在很大程度上替换传统电火花成形加工3，从而使得整个产品生产周期得到大大缩短，图1所表示。所以，在日本模具制造业中高速铣削技术已经得到普遍使用。2.模具加工要求模具加工，尤其是复杂三维型面加工，只有保持刀具轴线和被加工型面间有一定倾角才能取得好表面加工质量，所以最好要采取多轴联动机床。模具制造业是支撑日本工业关键产业之一，对模具加工要求也日益苛刻，不仅对产品质量有更高要求，而且能否满足短期交货和实现低成本全部是模具制造厂必需关注问题。依据市场调查表明，模具行业需求关键包含以下多个方面4:(1)能够适应短期交货高效率加工方法及加工机床；(2)利用三维高速切削高质量加工；(3)能够支持设计直至生成高速加工刀具轨迹CAD CAM系统；(4)含有高效性能和长寿命刀具；(5)逆向工程技术应用。为了满足高速铣削加工要求，仅仅确保机床主轴有一个很高转速是远远不够。真恰好高速铣削加工机床，除了有足够高主轴转速外，还要有很快进给速度、较大加速度，而且还必需含有高精度、高阻尼和良好抗振性等性能要求，其运动部件要发烧少、热变形小、传动平稳等。而对于模具制造来说，仅仅拥有高精度高速加工机床还不够，还必需掌握优异高速、高精度模具加工工艺技术。3.应用于模具加工关键高速铣削加工中心日本工业界善于吸收各国研究结果并技术应用到新产品开发中去，在高速切削机床研究和开发方面以后者居上，现已跃居世界领先地位。现在，含有代表性制造厂商有：马扎克(Mazak)、森精机(MoriSeiki)、牧野(Makino)、沙迪克(Sodick)、大隈(Okuma)、北村机械(KitamuraKikai)和池贝(Ikegai)5。马扎克株式会社生产机床含有优越技术性能和广泛适用范围，关键产品有INTEGREX系列复合机床、NEXUS系列卧式加工中心、ANGULAX系列多面加工中心、UN600系列加工中心。其中，INTEGREX300-IIIST号称是世界上用途最广泛多功效机床，集车、铣、叶片加工、偏心零件加工、斜面铣削、激光热处理和磨削等功效于一身，工件经一次装卡可完成从毛坯到精加工成品全部操作。森精机株式会社关键生产NV系列高精密立式加工中心、NH系列高精密卧式加工中心，采取“重心驱动”新技术，加速度快，排屑系统性能优越。其中，NH800DCG高精度卧式加工中心每个主轴全部含有双驱动系统，适适用于加工大型工件6。牧野株式会社关键产品有V(或S)系列立式加工中心和a(或A)系列卧式加工中心。V系列属于小型立式加工中心，电主轴冷却和润滑方法采取轴心冷却和轴承内润滑，独特主轴轴心冷却系统，能够提升主轴刚性、精度和加工速度，并使主轴能够长时间连续工作于最高转速，适于小型工件高速、精密加工。其中，V22转速40000rpm，进给速度20m min,适合于电极及淬硬钢小模具高速精铣。MAKINOA77三轴数控高速铣削加工中心，主轴转速20XX0rpm，有两个工作台，使用硬质合金球面立铣刀模具型腔曲面加工精度可达0.01mm,大大提升了生产效率和加工精度，降低了后续抛光工作量7。沙迪克株式会社关键生产MC430L高速加工中心，其特点是X、Y、Z轴均采取直线电机驱动，直线电机和工作台直接连接，含有低振动、低噪声、免维护特点，实现了高响应高精度控制。大隈株式会社关键生产MULTUS智能型多任务机床和MB系列高速加工中心。其中，MULTUSB300智能型多任务机床采取紧凑式设计，配装防撞系统和大隈开发数控系统，MB-500H高速卧式加工中心和MB-66VA高速五轴立式加工中心是其新开发两种机型。北村机械株式会社是日本唯一一家专业生产加工中心企业，关键生产立式、卧式和龙门式加工中心，其机床均采取齿轮变速主轴，在低速时含有大扭矩，X、Y、Z轴均采取经过手工刮研面和面接触方轨，刚性强，摩擦小，寿命长，且省电、经济。关键产品有NanoMycenter高精度高速立式加工中心、Mycenter-2XiFSparkchanger立式加工中心、Mycenter-HX400iF卧式加工中心、Mycenter-HX630i卧式加工中心、Mytrunion超高精五轴加工中心，其中，NanoMycenter采取丝杠中空冷却技术和独有智能反馈系统，确保位置定位精度0.001mm。池贝株式会社关键生产TV型立式加工中心和TH型卧式加工中心。其机床均采取U轴刀具专利技术，在其刀具旋转同时，刀头可沿着刀架端面做径向运动，运动精度可达0.001mm。U轴刀具定位精度是3m,反复定位精度1.5m，在转速为1000r min,进给0.06mm r加工条件下，加工圆柱类、锥面类零件直圆柱部圆度可达2.3m，锥体部圆度可达2.6m，而通常精密模具精度要求在2-3m，所以带U轴加工中心尤其适合多种模具，尤其是含有复杂型面模具加工8。现在，模具加工对五轴联动机床需求日益增多，基于用户需求，各机床厂商已开发出多种多样五轴加工中心。采取主轴摆动和水平工作台回转机构五轴加工中心在加工中不受工件重量影响；采取高速大功率主轴和标准旋转式交换工作台五轴加工中心能够提升工作效率；部分五轴加工中心能够在一次装卡下完成包含五面加工和倾斜表面切削等在内全部操作9。另外，面向高速铣削模具设计制造辅助系统也得到了很好应用10。值得一提是，日本牧野提提倡高速、高精度模具加工技术，即用高速及高效率加工方法，在缩短模具制造周期、降低成本同时，得到比以往更高质量、更高精度工件，这就是所谓FF加工11。FF加工定义有两个F，第一个是指在加工过程中把切屑从切削点快速冲掉(flushout),第二个是指和传统方法比较，能够得到更高精度和更高质量加工表面(finesurface)。FF加工关键有三方面特点：小切削量，大进给速度，赢得切削热冷却时间；快速清楚切屑，预防卡刀；使用侧刃进行切削，保持切削负荷恒定。用FF加工技术进行加工，即使进行长时间高速加工，也不会影响主轴运转精度，使刀具能力得到高效发挥。如对于汽车门模具型腔，用高速卧式加工中心进行FF加工，在粗加工工序上，可缩短3 4加工时间；精加工刀具使用CBN刀具，一把刀就可进行整个型腔面精