山高刀具在汽车模具加工中的应用

　　2009年中国的汽车市场“笑傲”全球，历史性地踏上世界产销第一的宝座。在中国汽车工业高速发展的同时，汽车模具产业也得到日新月异的快速发展。作为金属切削领域的先行者，山高刀具吸取了欧洲母公司与世界一流模具企业的成功经验，与国内大量的汽车模具生产企业进行了深度合作，针对汽车模具加工和应用，研制出很多兼具高效率、高寿命和经济型的典型产品和方案，以满足日趋复杂多样的模具加工需求。

　　汽车模具产量约占中国模具生产总量的1/3以上，特别是汽车冲压模具（覆盖件、钣金、结构件等）占了汽车模具的50%，其次是用于生产外饰件、仪表台、防护罩等重要零件的塑料注塑模具，还有锻造、压铸模具(轮毂、缸体内胆、方向盘骨架)、轮胎橡胶模具、IMD/IML模具（模内饰件和镶件）、粉末冶金模具及复合材料模具等。

　　在现代汽车模具生产中，作为制造工艺和技术服务的供应商，山高针对这些不同材质、用途和工艺需求的汽车模具加工，结合客户实际的机床设备情况、人员技术情况以及生产现场工艺状况，提供了适合模具行业加工特点的刀具解决方案，主要产品包括：Minimaster小魔王立铣刀、仿形铣刀、快进给铣刀、插铣刀、超硬加工刀具、Combimaster分体式刀具、Steadyline减振刀柄、EPB精密热胀式刀柄系列。

　　对于型面的粗加工，还常用一种柳叶形刀片的球头立铣刀。国内主要的覆盖件模具制造厂商也在使用山高的R218.20铣刀，切削部分直径为30mm，刀片材质为PVD镀层的F25M。归因于高刚性的设计和两个有效齿数（K=2），这种金属切除率高的刀具能够承受非常高的进给量。R218.20拥有独特的带定位榫的刀片座设计，可以避免锁紧螺钉的应力集中并防止刀片的转动。排屑空间很大且含有一个大圆弧面，使得刀具在中心处更强壮。同一个刀片上有两个切削非常轻快的切削刃。高强度的刀片与刀体使这种铣刀具有最大的安全性和可靠性，使其适用于无人化的生产。刀片切削刃的“S”型曲线有利于降低切削力，并沿切削刃有一恒定的切削前角。轴向正前角提供顺畅的切削和允许向上切削的可能，并加强中心以使其抗崩。通过使用一种沿着切削刃自适应的后角，顺畅的几何角度产生非常低的切削力，导致刀具寿命的提高。

　　这款新型的球头铣刀是一种通用铣刀，适用于各种材料的半精加工和重粗加工，已在汽车保险杠模具、叶片、冲压模、汽轮机叶片等多个领域得到广泛应用。

　　Steadyline™是一款应用在与面铣刀安装在一起，直接减少阻尼振动的刀柄。Steadyline™提供了一个动态的减振系统。在刀柄内部，一个振动吸收装置进行与刀柄弯曲变形产生的第一振动所相反的振动，因此能吸收振动，显著地增加铣刀组合的动态刚性，并使加工更稳定。

　　Steadyline™面铣刀刀柄的动态稳定性比同类普通刀柄高3倍，切削深度可以高出2-4倍，而加工时间缩短一半，能为客户大大地提高生产效率。目前广泛应用于长径比在5倍左右的方肩铣刀、玉米铣刀和高进给铣刀上。就金属去除率和加工表面质量而言，工厂将得到更好的效果，主轴寿命和刀具寿命也大幅增加。

　　随着市场竞争的日趋激烈，客户对模具加工效率和生产周期的期望值愈来愈高。因此，山高一直致力于如何提高刀具切削参数、改进切削方法以提高客户的生产效率。

　　在模具铣削的高速加工（HSM）技术、高效率加工（HPM）技术和大余量加工技术领域，山高一直积极地实践并推出大量的新产品和解决方案。有适用于高速加工的Tornado系列，也有适用于高效率加工的HPM系列。山高还有系列齐全的高进给铣刀、高进给车刀和适用于大余量加工的插铣刀。另外，重点研发、推广和应用于超硬材料加工的PCBN刀片。

　　特别值得一提的是，以下几种高效铣削技术，越来越广泛地应用在山高的汽车模具行业客户之中：

　　1、高速铣削法（特征：小切宽ae，大切深ap，更耐磨材质刀具，低切削热，干切）

　　2、“片皮”铣削法（特征：小切宽ae，大切深ap，高Vc，螺旋切削刃设计）。还有，“摆线”铣削方法也是与“片皮”铣削方法类似的一种加工方法。

　　3、高进给铣削法（特征：小切深ap，高fz，高Vc）

　　4、插铣铣削法（特征：高金属去除率，解决大余量、长悬伸问题）

　　对于典型的汽车覆盖件模具加工，山高针对其加工难点拥有比较成熟的解决方案。在此，与大家一同来分享山高在覆盖件模具加工中的成功经验。

　　汽车覆盖件本身是金属薄板件，对模具精度等级、表面粗糙度的要求并不高，只是体型巨大。由于现代化汽车生产对覆盖件模具的需求，要求批量化生产，同时减少人工对模具的修磨和抛光，因此需要大型精密机床进行加工。

　　刀具选择思路的重点依次为：最终表面质量和精度、工序之间的工艺合理性、加工效率和经济性。考虑到汽车覆盖件模具加工中经常遇有深型腔和深凸模,不得不面对大悬径比的工况，可以使用山高最新的Steadyline减振刀柄；精加工和超高速加工时，可以使用热胀刀柄、带动平衡调整的高精度弹簧夹套刀柄等新产品。

　　覆盖件模具加工数控编程较多采用3D辅助编程软件，例如UG、ProE等。以建模时用的车身坐标系为基础，转换建立模具编程坐标系，便于加工时的定位和找正。典型加工工艺路线为：局部粗加工→粗加工→粗清角→半精加工→粗清角→精加工→精清角工序。
　　粗加工余量大，采用高进给、风冷工艺，一般分成两步加工。先将模型精度设置为较低的0.1mm，余量1.5mm，按区域和倾斜角度进行局部粗加工，加工可以采用插铣方式（R217.79）或者快进给方式（R217.21）。第二步兼顾效率和经济性，采用小魔王、Steadyline刀杆和刀柄，辅以柳叶刀片R218.20或快进给刀片R217.21，采用等高、平行及仿行方式进行粗切。
　　清角加工和半精加工模型精度常常设置为0.05mm，余量0.2mm，可以采用等高、跟随边界、平行相互结合的方式完成。刀杆与粗加工相同，刀片使用圆刀片、柳叶刀或者高进给刀片。

　　精加工需要保证模具的尺寸精度和表面质量，建议采用山高的Minimaster小魔王立铣刀，选用较大的刀具直径、较小的切削量、较高的切削速度，平行或者仿形加工，模型精度0.02mm，行距0.4-0.6mm。

　　工件：冲压模
　　材料：420(AISI),山高材料第5组
　　刀具型号：R218.20Ø50mm
　　刀片型号：218.19-250ER-M12,F25M
　　切削参数：
　　vc=235m/min(1,500rpm)
　　vf=800mm/min(fz=0.32mm/齿)
　　ap=10–15mm，ae=10mm
　　刀具寿命=3小时

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