零余量加工(ZSM)(也称近净成形或负余量加工)是指模具在
3页1、零余量加工(ZSM) (也称近净成形或负余量加工)是指模具在加工时无需留出额外的余量。当 ZSM 被有效的应用时,可以使模具制造商得到很大的利益,费时的 EDM 加工、手工操作、抛光、装配、校准和修整等都可以被省略,组装和整体制模的时间也可以大幅缩短。实现 ZSM 加工需要的几个要素(机床、编程和刀具) ,所有这些协调运用即可达到预期的效果。合适的机床能够提供高精度、高主轴转速(18000+r/min) 、高进给速度(500 +ipm) ,以及良好的稳定性和刚性。高效的编程软件将提供更准确的高度优化的刀具路径,缩短了加工时间。在5轴加工中,编程软件将刀具定位在工件的最佳加工角度上,如果其中某个要素选择或使用不当,加工将毫无效率。立铣刀的作用高效模具制造方法的一个要素就是立铣刀。通常情况下,刀具的重要性会被低估或忽略,但是当刀具从机床、编程和成品零件中被提出来单独考虑时,它的重要程度就变得十分清晰。需要特别指出的是 ZSM 不是铣削技术,相反它是将已经确定的铣削技术(HSC 和硬铣削)与整体模具制造方法结合应用。ZSM 的建立来自于一种突破传统的方法,这需要如同改变思维一样来改变技术,这
2、种变化来源于对刀具重要性的认识。这里我们所要讨论的内容包括冷却/润滑和涂层技术,这些是影响刀具性能必不可少的因素。有效的高速切削从刀具的角度来看,高速切削是 ZSM 的基础。HSC 是金属材料被高速切削的加工方法(比传统的机械加工速度快510倍) ,并且是具有高加速度和高精确的快速运动。HSC 利用主轴转速,在加速进给时采用相对较浅的切削深度能有效地去除金属材料。也可以这样定义:在切削加工时采用足以产生一定摩擦(释放热量)的高速度,使切削下来的金属碎屑熔化。碳化物的耐热性结合最优化的排屑槽几何尺寸,便于微小碎屑快速排出,并使切削区周围迅速冷却。由于高转速主轴要实现高速切削(HSC),刀具本身必须具有良好的平衡性。 如刀具应采用直柄,在进行精加工操作时,刀具应该有偶数的排屑槽,这样可以使切削加工更加流畅和均匀。最重要的是立铣刀的刀柄和切削直径要达到微米级的公差,以便减少振动,从而延长刀具寿命(图1) 。图1 图中为一块经过硬化处理的 H-13金属(硬度为54HRC)已被加工出精细的型腔,CAD 模型的精度为微米级成功的硬铣削当使用硬质模具钢的做法变得更加普遍时,去除材料的有效方法要仔细审
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