數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具材料的選擇是切削加工成功的基礎(chǔ)。與硬質(zhì)合金相比,PCD數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具速度可達(dá)4000m/min,而硬質(zhì)合金只有其1/4。從壽命上看,PCD數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具一般能提高20倍。從加工出的表面質(zhì)量看,PCD的效果比硬質(zhì)合金要好30%~40%。此外,CBN(立化氮化硼)超硬材料數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具和表面涂層數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具的發(fā)展對(duì)推動(dòng)切削加工技術(shù)的進(jìn)步也功不可沒(méi)。
一百多年來(lái),數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具的切削速度不斷提高,帶來(lái)了加工效率的變化,進(jìn)一步帶來(lái)了加工范圍的拓展。切削加工發(fā)展的最大標(biāo)志,就是高速切削加工(high speed cutting,簡(jiǎn)稱HSC)的發(fā)展。
一個(gè)高速切削加工系統(tǒng)所涉及的方面很多。僅從加工過(guò)程上看,傳統(tǒng)的切削加工,一個(gè)被加工工件(如模具),需要經(jīng)過(guò)毛坯退火—粗加工—精加工—淬火—EDM準(zhǔn)備—電火花加工—特別的精加工—人工拋光等程序。而高速加工僅需要毛坯淬火—粗加工—半精加工—精加工以及超精加工等環(huán)節(jié),從步驟上來(lái)說(shuō)就減少了三個(gè),加工時(shí)間比傳統(tǒng)加工方法縮短30%~50%左右;在加工小尺寸部件時(shí),這種優(yōu)勢(shì)尤其明顯。更有甚者,過(guò)去某些企業(yè)制作復(fù)雜的模具,基本上都需要3、4個(gè)月才能交付使用,采用高速切削加工后,只需要半個(gè)月便可完成。
一個(gè)高速切削加工系統(tǒng),由數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具和技術(shù)兩部分組成。與數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具相關(guān)的因素有數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具材料的選擇、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具需加工的邊緣形狀。而與技術(shù)密切相關(guān)的是CAD/CAM系統(tǒng)的選擇、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具加工路徑的規(guī)劃、切削參數(shù)的設(shè)置以及冷卻與潤(rùn)滑環(huán)節(jié)。
自高速切削普及以來(lái),從1950年至2000年的半個(gè)世紀(jì)內(nèi),加工效率提高了4~5倍。當(dāng)然,需要提到的是,高速切削一般是由其加工物件來(lái)定義其“高速”的范圍。
數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具在全部加工成本中所占比重并不大。我們以汽車業(yè)某制造過(guò)程為例來(lái)分析:機(jī)床等設(shè)備投資占總成本35%,設(shè)備工作時(shí)的能耗占7%,企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)成本占27%,冷卻及潤(rùn)滑成本占17%,直接人工占9%,數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具占4%。無(wú)獨(dú)有偶,機(jī)床加工鋁合金工件的批量生產(chǎn)成本中,冷卻及潤(rùn)滑占16%,數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具4%,其他加工成本占80%?梢钥闯觯瑪(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具在整個(gè)成本中,僅占了極小的一部分。但是,不可忽視的是,這4%成本的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具,卻可能影響到10%~15%的整體加工效率。
對(duì)數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具來(lái)說(shuō),最關(guān)鍵的因素有三個(gè):成本、壽命、效率。有實(shí)驗(yàn)表明,若數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具成本降低30%,整體成本大約降低1%;若提高50%的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具壽命,整體成本大約降低1%;但是,若盡可能的優(yōu)化切削參數(shù),提高20%的數(shù)控折彎?rùn)C(jī)模具加工效率,那么,每一個(gè)工件整體成本能降低15%以上。
當(dāng)然,要全面提高機(jī)床的生產(chǎn)效率,不僅應(yīng)通過(guò)高速切削減少工件的切削加工時(shí)間,還需大力壓縮加工輔助時(shí)間(含機(jī)床調(diào)整、程序運(yùn)行檢查、空行程、起制動(dòng)空運(yùn)轉(zhuǎn)、工件上下料和裝夾、換刀等時(shí)間)、待機(jī)時(shí)間和故障停機(jī)時(shí)間,因?yàn)樵诙嗥贩N小批量生產(chǎn)條件下,模塑自結(jié)皮海綿機(jī)床的有效切削時(shí)間一般只占其全部工時(shí)的25%~35%?梢,除高速切削外,如何更加有效的加工,是制造業(yè)面臨的重要課題之一。