高速铣削挑战电加工制造冷温锻模

　　在传统的工艺制造过程中，放电加工是模腔成形的关键工序，也是整个模具制造过程中占用制造周期最长的一个工序。在传统的冷、温锻造模具制造过程中，放电加工占有重要地位。几十年来，用于模具生产的各种放电加工设备取得了巨大的进步，放电加工成形的精度、效率逐年提高。但是，在全球推动绿色制造的形势下，冷、温锻造生产得到快速发展，对冷、温锻造模具的制造精度和快速制模要求越来越迫切，传统的放电加工越来越不能满足需要。
　　1.传统的电加工工艺分析
　　在传统的模具制造过程中，放电加工为主要工序，但模具的放电成形不足之处主要表现为：
　　（1）因电加工产生的微裂纹（白层）的影响，在生产过程中，模具早期开裂现象较为普遍，模具寿命始终没有大的延长。
　　（2）电加工表面质量达不到冷锻模具要求，同时为了尽可能消除白层的影响，在后续工序中还需大量人工研磨抛光，生产周期长且影响尺寸精度。
　　（3）加工尺寸精度不高，如汽车等速万向节星形套成形模具尺寸精度希望控制在0.015mm以内，当模腔采用放电加工→研磨→抛光成形时，模腔尺寸精度往往达到0.05mm以上，难以满足客户对精密锻件质量不断提高的要求。
　　（4）放电加工需要预先制造电极，加工周期长，难以适应小批量多品种的生产方式。一般情况下，电极准备和放电加工至少要2天的时间，整个模具制造周期在10天以上。成形冲头类模具因电加工余量较大，有时放电加工需2天以上，整个模具制造周期长达15天以上。
　　（5）因电极损耗影响，模具加工的一次合格率低。例如，汽车等速万向节星形套模具的一次加工合格率仅有70%，大量模具需要二次修复，加工成本也难以得到有效控制。
　　2.高速硬铣加工特点与优势
　　数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。
　　通过几年摸索与实践，在模具加工中高速铣加工特点与电加工方式相比，有以下几点优势：
　　（1）省略了电极加工，减少了生产准备时间。特别是高速铣削突出的高效率切除金属的特点，使模具制造周期大为缩短。以汽车等速万向节星形套成形凹模为例，一个未经预铣加工的模腔，全部精密铣削（硬铣）成形可在2～3h内完成，模具加工周期缩短至3天以内。在模块标准化后，可以在计划下达的4h内将模具加工完交付使用，这是用电加工方式生产不可能达到的。
　　（2）高速加工可以一次将型腔和定位销孔加工完成，模具型腔尺寸精度可以做到0.015mm以内，等分度误差做到±1′，与电加工相比，模具的加工精度提升了一个台阶，为精锻件质量水平的持续提高，提供了坚实的保障。
　　（3）高速铣削使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此优化了模具表面粗糙度。在模具高淬硬钢件（硬度58～63HRC）的加工过程中，采用高速切削成形的模具，后续只需挤压珩磨即可交付使用，而电加工白层用挤压珩磨很难完全去除。
　　（4）高速铣削的模具表面没有电加工产生的微裂纹，杜绝了表面早期开裂失效形式，原来星形套闭塞成形模具寿命只有4 000件左右，而且很不稳定，现在已提高到2万件以上，且寿命稳定。
　　（5）模具在使用过程中往往需要多次修复（主要是工艺试制），过去靠电加工多次修复来完成，采用高速加工可以更快地完成该工作，而且可使用原NC程序，无须重新编制，尽可精确。
　　3.组合加工方式更为经济
　　在合金钢模具的加工中，铣削加工基本替代了电加工；在硬质合金加工中，高速加工还处在探索过程中，未能成熟批量生产，主要还是依赖电加工完成，另外一些齿形工件高速加工因刀具问题在加工效率和成本上还有难度，目前仍是靠电加工来完成。但这类零件的电极，不管是铜还是石墨，使用高速铣削加工电极，再用电加工工件，这种组合方式在特定的模具加工上更为经济。