提高模具加工精度和效率

模具制造成本大致组成为：切削加工65%、模具材料20%、热处埋5%和装配调整10%。由此可知切削加工占成本的绝大多数，若这部分加工效率得到提高，不仅可以使总体成本下降，还可以缩短交货期，快速回收资金。

一般降低切削加工成本有两条途径：一是提高刀具寿命，但刀具成本只占切削成本的2%~4%，若使刀具寿命提高50%，折算到总费用也就只能使零件加工成本下降1%;另一方面是提高加工效率，即使用先进刀具，增加切削速度、进给量和吃刀量，这三者的乘积即单位时间的金属切除量，若此量增加20%，则可使成本下降15%，这是非常具有吸引力的。在具体的生产现场，机床等工艺装备是固定的不易更改，而刀具的更改相对更加容易。这里包括针对不同加工对象(材料及其硬度、形状等)，选用合适的刀具材料与合理的刀具几何形状和结构。模具中的主要部分都需要使用各类立铣刀来加工。

用立铣刀直接加工淬硬钢

立铣刀若能直接加工淬硬钢就可以省去耗时长、价格昂贵的磨削加工与手工研磨时间，大大提高加工效率。近年来，谈起以铣代磨加工淬硬钢，通常首先想到运用CBN(立方氮化硼)刀具材料，CBN其微粒硬度达HV8000~9000，其烧结体PCBN硬度可达HV4000~5000，耐热性高达1400~1500℃，在800℃时其硬度仍高于陶瓷与硬质合金的常温硬度，故能够以硬质合金3~5倍的切削速度进行切削，其化学稳定性很高，在1200~1300℃高温下它不与铁系材料发生化学反应，在2000℃才与碳发生反应。切削时与各种工件材料的粘结，高温时的扩散作用也比硬质合金少得多，因此特别适于加工钢铁材料。其导热性为硬质合金的20倍，仅次于金刚石，且导热性随温度的提高而增强。它与不同材料的摩擦系数仅为0.1~0.3(硬质合金为0.4~0.6)，并且随着切削速度的提高，摩擦系数还

会进一步下降。

例CBN材料的球头立铣刀球头半径为1mm，颈长为5mm，铣削HRC60的SKC模具钢可以达20000r/min，1700mm/min的进给量，0.05的背吃刀量，切削800m后刀面仅磨损了0.03mm，若背吃刀量提高到0.1mm，也就是在较高的负荷下，切削了400m后刀面的磨损高度也仅为0.022mm。在切削淬硬模具钢时，若选择CBN材料，虽价格贵但因切削速度高，可以缩短加工时间，延长刀具使用寿命，提高产品质量，因此具有更好的经济性。

划分加工工序

模具加工工艺路线按工序性质不同，可划分成如下几个阶段;①粗加工：其主要任务是切除大部分加工余量;②半精加工：使主要表面消除粗加工留下的误差，达到一定的精度，留精加工余量，为精加工做准备。③精加工：使各主要表面达到图纸技术要求。④光整加工：有更高精度和表面质量要求时可设之。

划分加工阶段是因为;①粗加工、半精加工时切削余量大，切削力、热、功率消耗大，工件刀具机床受力、受热有一定的内应力和变形存在，不可能达到高的加工精度和光洁度。若有后续的精加工等应逐步减少切削用量，修正消除工件误差及毛坯留下的复映误差。画分工序后，各阶段的时间间隔有利于工件消除内应力，使变形充分，以便在后续工序中得以修正。②划分加工阶段便于合理使用机床，使用不同功能的刀具，如大型模具粗加工尽量使用可转位刀片，特别是带圆形刀片的立铣刀，圆形刀片可在各个方向上切削，切削轨迹间过渡平滑，为半精加工留下小而较均匀的加工余量，圆形刀片比任何带角刀片的刀头强度都大，可承受大的切削负荷而不损伤。圆形刀片各点主偏角由0°~90°，切削负荷逐渐增大，可在各个方向和各种表面上加工，可转位次数多，经济性好。带可转位刀片的立铣刀一般精度不

够高，其精度较高的可用它进行半精加工。精加工阶段可换用精度高的整体立铣刀，在加工中心上加工直接达到精密级要求，而免除了磨削。③便于热处理、中间检查等工序插入。

使各工序各表面加工余量均等，即使得每个工序加工前后与模具最终形状尽可能相似，均布的余量可保证加工过程高效且安全稳定，刀刃上切削力、热负荷变动少，寿命就可能提高，有利于实现无人加工，使机床负载恒定，并有利实现高速切削。

模具的凹凸模的仿形加工通常用等高线加工和扫描线加工两法，等高线加工即沿模具形状一定高度的轮廓周缘仿形切削，扫描线加工则是沿模具垂直截面形状不同高度上下起伏切削。等高线法刀具路径、切削负荷和方向变化小，更易保证余量均匀，维持恒定切削速度，背向和侧刀吃刀量。以上各项变化少，就减少了刀具损伤，提高了它的寿命。在淬硬钢加工与高速铣削时，尤应采用此法。而扫描线仿形加工时，刀具不断进入退出，反复地顺铣逆铣，刀刃上热应力变化，负荷变化急剧，刀具易损，加工表面质量也较差。

高速切削运用及其注意事项

高速切削并不一定是高转速，应尽量使用大直径立铣刀。刚性提高后，切削速度也不会降低，进给量可以提高，效率也可以提高。

当背吃刀量ap小时，高速切削时要注意实际切削速度是否达到高速值的要求，设Dm 为立铣刀名义直径，Ds为小背吃刀量ap时，在球头部份小于名义直径的实际切削作用直径。

Ds=ap，实际切削速度Vs=πDsN/1000(N为转速)。若Vs过小应提高转速达到高速加工要求。特别在精加工时，ap很小，若不注意会影响加工效率与加工质量，即使采用先进刀具也不能发挥其作用。提高刚性，注意平衡，防止振动;从刀具角度来做到这点首先是尽量用粗的刀具，一般直径增加20%，刚性就可提高50%。另外就是尽量缩短悬伸长度，

同样悬伸长度缩短20%，刚性就可以提高50%，刀具和刀柄自身的平衡也非常重要，刀柄常有为高速加工用的特殊平衡刀柄可供选用。如NT公司的GTC型高平衡刀柄，因在每个组成零件加工时作了修正，可实现在40000r/min的高转速高精度加工。用于BT30，的GTC 刀柄不平衡值仅为0.1gmm以下，BT40，HSK-63-A的GTC刀柄高速回转不平衡量仅为2.0gmm以下。另外，高效加工时刀柄对立铣刀的夹持力也很重要，应用专用的铣刀刀柄，如通过滚针传递大夹持力的NT超强锁紧型CT。S型刀柄夹紧力大，夹持刚性也大为增加。另外，如使用少齿数、不等齿距、不等螺旋角导程的铣刀。