以（yǐ）車代磨為模具行業帶來新技術變革（gé）
2023-3-10 來源：達諾巴特集團 作者：-
在模具行業，硬（yìng）質合金材料經常用於（yú）衝壓、拉伸和擠（jǐ）出模（mó）具。由（yóu）於硬質合金材料具有極強的耐磨性，且這些（xiē）模具具有複雜的輪廓，需滿足極高的輪廓精度和表麵光潔度，因此傳統上采用磨削工藝，由專用的金剛石砂輪磨削完成（chéng）。然而，製造商不（bú）斷麵臨降低成本、提高質量和提高效率等多方麵的挑戰。事實證明，高精度硬車削（以車代磨）有助於實現這些目標。
高（gāo）精度車削是（shì）一種非常柔性的工藝。它（tā）設置（zhì）簡單，換型容易，可以（yǐ）在一次裝（zhuāng）夾中完成內孔和外圓的車（chē）削加工（gōng），有利於減少累計誤差並提高零件精度。同時（shí）車削加工具備更高的金屬去除率，也就意味著（zhe）可以提高效率。然而，它最大的優勢是可以便（biàn）捷地加工複雜的零件（jiàn）輪廓，不（bú）同的零件輪廓形狀可以通過（guò）
CNC 程序，使用多軸插補的方法，由超精密機床（chuáng）精確生成。而在磨削的情況下，通常需要多次設置才能加工完成複雜形狀的工件，對於特定砂輪形狀進行加工的每個輪廓都需要更換砂輪。因此就小批量加工而言，這會顯著影響加（jiā）工效率。現在，通過具有極佳動態剛性和超高精度的車床以及新型（xíng）金剛石刀片，可以（yǐ）實（shí）現硬質合金零件（以車（chē）代（dài）磨）的柔性（xìng）製造工藝。
圖 1 在漢布雷格 MikroTurn 100 車床上（shàng）車（chē）削加工（gōng）硬質合金拉伸模
全靜壓（yā）技（jì）術的超高精度（dù）硬車床
為了實現這種柔性製造工藝，擁有一台超高精度硬車床是必須的。最佳的機床和創新的刀具是成功將（jiāng）硬（yìng）質
合金車削到（dào）與磨削（xuē）相同精度的關鍵。通常，硬質合（hé）金材料的硬度值可達 80 HRC, 而淬（cuì）火鋼的硬度範圍一般為58 ～ 65 HRC。
加工更高硬度（dù）的硬質合金需要遠高於淬硬鋼的切削力。較高的（de）切削力會導致機床導軌和主軸軸承會承受巨大的回推壓力。由於有限的減震特性，在傳統精密車床上這樣的力會導致嚴重的震動，同時（shí）會（huì）導致導軌過早磨損（sǔn），這會引起一係列的問（wèn）題，諸如尺寸保持能力、輪廓精度和表麵粗糙度，且會加快刀具磨損。
走近漢（hàn）布雷格
荷蘭製造商漢布雷（léi）格機床公司（Hembrug Machine Tools）為西班牙達諾巴特（Danobat Group）機床集團成員之（zhī）一，專門從事高精度硬車床的開發和（hé）製（zhì）造。此外，他（tā）們還擁有車削亞微米級精度要求硬質合（hé）金工件的豐富經驗。50 多（duō）年前，公司（sī）擺脫了傳統車床的生產，開發（fā）了以靜壓技術為核心的，包括靜壓主軸和靜壓導（dǎo）軌的（de）超（chāo）精密車床，以（yǐ）滿足用戶日益提高（gāo）的質量（liàng）要求。
圖 2 最新設計的第三代全靜壓 Hembrug MikroTurn® 100 超精車床
Hembrug Mikroturn® 係列機床的主軸（zhóu）和導軌（guǐ）均采用這種（zhǒng）“內（nèi）部”開發的靜壓技術。事實證明，它優於當今市場上的所有其他類型的主軸和導軌係統。該機床提供了卓越的阻尼特性以及高動態剛度，與速度無關（guān），這對於最小化刀尖的（de）振動是非常（cháng）有必要的，而減少（shǎo）振動對於表麵粗糙度和延長刀具壽命（mìng）至關重要。
同時由於導軌副之間或主軸軸（zhóu）承之間沒有金屬與金屬的接觸，因此無磨損，可（kě）以降低維（wéi）護（hù）運營成本並長久保持機床的精度。
與傳統的精密（mì）車床相（xiàng）比，這種以靜壓技（jì）術為核心（xīn），以天然花崗岩為床身的機床，無疑投資成本更高。但是由於其（qí）固有的穩定性，我們得以持續穩定獲得滿足精度要求（qiú）的零件，與此同（tóng）時刀具壽命更長，調整時間更短（duǎn）。最重要的是，工件質量與磨削相當。
如何選用刀具
除了這些對機床的基本要求外，還必須（xū）使用合適的刀具。近年來，這一領域有（yǒu）了更多進展（zhǎn），從而改善了硬質合金的可加工性。隻有最（zuì）堅硬和最耐磨的刀具（jù）才能加工硬質（zhì）合金，目（mù）前金剛石類刀具已經具備這個（gè）能力。現在有許多不同類型的金剛石刀具，我（wǒ）們建議使用最新開發的無粘（zhān）結劑 PCD 刀片。它們比單晶金剛石型更耐磨、更堅韌。新型 PCD刀具壽命顯著（zhe）延長、表麵粗糙度更（gèng）好，從（cóng）而（ér）增強了尺寸精度控製能力。這些刀具的（de）出現使硬車削成為一種更加可行的加工工藝。
圖 3 車削（xuē）後油（yóu）石超精，可（kě）實（shí）現工件表麵粗糙度R a0.02 μm
硬車與超精技術的結（jié）合
硬質合金（jīn）的粘合劑含量、硬度、耐磨（mó）性和粒度等（děng），都對其可（kě）加工性（xìng）產生影響。合金晶粒尺寸越細，可獲得的表麵粗糙度的精度越高。對於粗晶粒且要求表麵粗（cū）糙度的精度較高的產品，Hembrug 提供（gòng）可集成磨（mó）削主軸或超精絎磨的方案。Hemburg 獨家提（tí）供的“Kombifin 超精磨削選件”，零件表麵粗（cū）糙度可達 R a0.02 µm。在一台機床上結合硬車加工和超精加工（gōng），顯著提（tí）高了精度（dù）和靈活性。通過這種方式，無論晶粒大小如何，用戶都可以（yǐ）在表麵粗糙度和表麵（miàn）質量方（fāng）麵（miàn）獲得更加出（chū）色的結果。
在全球範圍內有許多 Hemburg Mikroturn® 機（jī）床用於硬質合金成型工具的精加工。在最近一次（cì）應用中，Hembrug再次證明（míng）了硬（yìng）車削工藝的實（shí）力，這是一個含有 12% 鈷粘結劑的直徑 150 mm 拉伸模具。我們的工（gōng）程師（shī）能夠以0.2 mm 切削深度加工該模具，總循（xún）環時間為 30 min。而同一零件的如果采用磨（mó）削的方式，則需要 8 h。
圖 4 拉伸模（mó）加（jiā）工精度相同的情況下，硬車 30 min 內完成，而傳統（tǒng）的磨削工藝需要（yào） 8 h 才能完成
該用戶正在尋找一種在不犧牲零件質量的前（qián）提下更高效的（de）加工方法。使用 CVD 金剛石（shí）刀片，刀具壽命長達2.5 km，而使用 PCD 刀片，刀（dāo）具壽命甚至可（kě）以達到 4 km，表麵光潔度為Ra0.2。
盡管硬車削可以采用幹式加工，但使用（yòng）冷卻液（空氣或切削液）通常更有益。有了冷卻液，排屑更順滑，從而最大限度地減少進入工件的熱量。冷卻液的（de）使（shǐ）用還有助（zhù）於提高工藝的穩定性。
擁有一種靈活的加工方法，如以車代磨加（jiā）工，能夠生（shēng）產出高質量（liàng）的硬質（zhì）合金模具，並保證磨削質量。尤其在小批量生產中，以（yǐ）車代磨工（gōng）藝，輪廓複雜的零件更易（yì）生產，換型時間（jiān）快，調整時間短，這意味著（zhe）成本更低，錯誤更少且交付周期（qī）更短。無論生產（chǎn）什麽樣的工件，都（dōu）會帶來巨大的競爭優勢（shì）。
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如（rú）果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或（huò）進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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