通過熟悉模具的工藝和步驟，根據(jù)模具的材料，搭配科學(xué)的刀具，對(duì)加工的凸凹模進(jìn)行分析，選擇合理的切削參數(shù)，制定合理的刀具策略進(jìn)行切削控制。

一

前言

工業(yè)模具種類繁多，包括鑄造模具、精密鑄造模具、五金模具、塑料模具、輪胎模具、高低壓鑄造模具、熱流道模具、粉末合金模具等。模具制造過程的核心是數(shù)控加工，而數(shù)控刀具是數(shù)控加工的重要組成部分。俗話說“三分技術(shù)，七分刀具”，可見數(shù)控加工刀具的重要性。

2

模具的材料特性

模具材料包括碳素工具鋼、合金工具鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鐵、不銹鋼、高溫合金、有色金屬和淬火鋼等。這些材料涉及機(jī)械加工的六組材料，模具材料又分為冷作模具鋼、熱作模具鋼、塑料模具鋼等。六種大型模具材料和適用刀具材料的切削特性見表1[1]。

三

模銑凸輪的加工策略和標(biāo)準(zhǔn)刀具

加工策略和刀具是相互對(duì)應(yīng)的，科學(xué)的選擇有助于保證效率、質(zhì)量和成本。待加工的模具如圖1所示。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，制定模具加工步驟，選擇相應(yīng)的刀具。

模具的定位導(dǎo)柱、頂桿孔等功能孔需要用孔加工工具加工?？准庸すぞ呒捌鋱D表見表3。根據(jù)2D、3D、仿形銑削和多軸加工的刀具策略，選擇不同的刀具進(jìn)行鉆孔、螺旋鉆孔、倒角鉆孔、整圓銑削和螺紋銑削。

加工模具時(shí)，每一步的切削方式是選擇刀具和切削路徑的關(guān)鍵因素。加工模具時(shí)，刀具如圖2所示，具體策略和圖示見表4。圖2中標(biāo)記的數(shù)字對(duì)應(yīng)于表4中的序列號(hào)。

四

工具的選擇

4.1考慮因素

模具銑削刀具選擇要考慮的因素有:①根據(jù)機(jī)床主軸接口(BT、HSK、NT、Capto等)選擇刀柄形式。).②選擇刀具結(jié)構(gòu)(面銑刀、快速進(jìn)給銑刀、方肩銑刀、整體合金銑刀、圓頭刀、球頭刀、倒角刀、鉆孔刀等。)根據(jù)模具的銑削策略和工步的大小。③根據(jù)模具結(jié)構(gòu)和尺寸，分析模具型腔、凸模轉(zhuǎn)角和R角，確定最小切刀和最大切刀。用于第二次粗加工的第二刀具的直徑是第一次粗加工刀具的1/2，用于第三次粗加工的第三刀具的直徑是第二刀具的1/2。以此類推，清理模具型腔和凸模拐角處的材料，利用精加工策略進(jìn)行高速精加工。刀具一般以④為準(zhǔn)，一般結(jié)合垂直或水平R角選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

(1)汽車沖床加工(見圖3)汽車沖床的材料(見圖3)為Cr12，其硬度為28 ~ 31 HRC。采用濕法加工，無(wú)需后熱處理。加工該模具時(shí)的刀具選擇見表5。

(2)汽車沖壓加工的鑄造模具(見圖4)采用鑄鋁。工件尺寸為500mm×300mm×160mm，垂直圓角半徑為4mm，水平圓角半徑為3mm，毛坯余量為8mm。消失模鑄造技術(shù)用于濕法加工。加工該模具時(shí)的工具選擇見表6[2]。

(3)汽車沖壓加工的型腔壓板的凹模(見圖5)材質(zhì)為HT300，尺寸為500mm×400mm×150mm。由三軸立式加工中心濕式加工，調(diào)質(zhì)處理后加工。加工該芯片時(shí)，工具選擇見表7。

五

新一代模具工具

目前，世界各大刀具廠在刀具細(xì)分市場(chǎng)不斷創(chuàng)新，每年都推出有競(jìng)爭(zhēng)力的刀具，以提高質(zhì)量，提高效率，降低成本?？筛鼡Q刀具系列得到了各大刀具制造商的積極推廣，其應(yīng)用越來(lái)越廣泛。刀桿可采用合金材料，阻尼刀桿和合金阻尼刀桿的懸掛可達(dá)12次，大大降低了加工時(shí)的振動(dòng)，表面質(zhì)量提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。最新工具在刀柄的材料和結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了質(zhì)量?jī)?yōu)化。粗加工和二次粗加工時(shí)，可以快速更換刀頭。端銑刀頭、圓頭銑刀頭、倒角銑刀頭和鉸刀頭可以共用一個(gè)刀柄，大大降低了刀具投資，適合模具加工。

在模具加工中，刀桿懸臂應(yīng)遵循最粗刀桿和最短刀桿的原則。當(dāng)直徑與突出量發(fā)生沖突時(shí)，可采用合金刀桿、可更換刀桿和阻尼刀桿，以降低加工時(shí)振動(dòng)的頻率和概率，從而保證加工效率、成本和表面質(zhì)量。刀具按材質(zhì)可分為鋼刀、合金刀、普通阻尼刀、合金阻尼刀和其他阻尼刀(3D打印刀等。).直徑3 ~ 4倍時(shí)選用鋼刀桿，直徑5 ~ 6倍時(shí)選用合金刀桿，直徑7 ~ 8倍時(shí)選用阻尼刀桿，直徑10 ~ 14倍時(shí)選用合金阻尼刀桿[3]。

對(duì)模具加工用刀柄進(jìn)行了結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)，部分創(chuàng)新刀柄如表8所示。

先進(jìn)刀具的高效率是指提高切削三要素的能力，即提高切削速度、反饋ap和進(jìn)給fz(或進(jìn)給速度vf)。先進(jìn)刀具的質(zhì)量改進(jìn)是指減少失效模式、優(yōu)化減振效果和提高表面質(zhì)量。根據(jù)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，鈦合金和鎳基合金容易磨損失效)，制作專用刀具。對(duì)于熱處理后硬度在60HRC以上的模具材料的加工，一些創(chuàng)新工具如表9所示[4]。

六

結(jié)束語(yǔ)

學(xué)習(xí)模具的CAM軟件和刀具的合理選擇是模具工程師的必修課。通過全面了解模具工藝和步驟，根據(jù)要加工的模具材料，匹配科學(xué)合理的刀具；通過對(duì)加工的凹凸模具進(jìn)行分析，制定合理的刀具軌跡、刀具策略和切削參數(shù)，選擇合適的刀具類型進(jìn)行加工，可以達(dá)到事半功倍的效果，達(dá)到提質(zhì)增效降本的目的。