淬硬钢模具高速铣削工艺参数优化研究

【摘要】： 模具是工业生产的重要工艺装备，在现代化工业生产中，模具能够提高劳动生产率、保证产品质量，模具在制造业中的作用越来越重要。工业发展的需求也在促进模具业不断提高自身的技术水平。 数控高速铣是当前加工技术中的热门领域之一，由于其在应用中展示出来的多种优越性，使其在难切削材料(淬硬钢、石墨、钛合金等)的加工中得到越来越多的应用。高速铣被应用到模具制造业中，主要用于进行淬硬钢模具成型加工、EDM电极加工、样件快速制造。淬硬钢硬度高、强度大，在加工过程中常出现刀具快速磨损、崩刃的情况，造成对工件的损伤；或者效率低下，达不到预期的效果。出现上述情况的原因之一是工艺参数选择不合理。因此，对高速铣削淬硬钢零件的加工工艺参数进行优化研究具有重要的实际意义。 本论文重点研究高速铣削淬硬钢零件工艺参数的优化问题。本课题来源于广东省重大科技专项--注塑成型模具超精密加工关键技术研究。 本文主要研究内容有： 1．研究了平底刀、球头刀切削淬硬钢时其工艺参数(切削速度、每齿进给量)和刀具悬伸长径比与切削力的关系； 2．通过正交试验，分析了刀具悬伸量、切削速度、进给速度、轴向切深、径向切深等参数对切除率、切削力的影响程度，从而获得一组较佳的工艺参数组合。 3．采用优选后的切削工艺参数和国产硬质合金TiAlN涂层刀具成功地加工出一个淬硬钢制造的手机注塑模具凸模零件，技术指标达到要求(Ra0.5μm)，基本消除了崩刃、崩刀尖现象，并提高了加工效率。提供了一组特定刀具的切削参数，可供相关企业参考。 研究结果表明： 1．平底刀切削淬硬钢，轴向切深对切削力的影响最大，其次是径向切深、每齿进给量；切削速度影响最小；不同的刀具悬伸量对切削力的大小也有一定的影响。 2．小直径球头刀加工时对切削力有显著影响的参数是轴向切深和径向切深，基本上是正比关系。其次是切削速度，再其次是每齿进给量，最小的是刀具悬伸长度。在三者的取值增大过程中，在某个取值点(或区域)可能出现切削力的最小值。 3．材料切除率和切削力两个实验指标的对应的切削参数最佳水平组合不一致，关注切除率则优选的切削参数应取大值，关注切削力则优选的切削参数不是最大值而是某个合适的值。从避免刀具快速磨损、保证加工质量的要求出发，应当以切削力作为选择切削参数的主要依据。