1.簡介
         制造模具淬硬鋼的高速銑削正在使用,在過去十年的廠家. 其主要目標(biāo)是盡量減少制造時(shí)間和成本,使表面質(zhì)量會(huì)更好的同時(shí)其成本也比較低,其目的是減少涂裝作業(yè),如磨削, 電火花加工( EDM )或手動(dòng)拋光。
    控制表面涂裝加工意味著一個(gè)重要挑戰(zhàn),廠商 特別是當(dāng)它的意圖是納入高速加工技術(shù)在制造業(yè)的淬硬模具鋼 ,其硬度58至64 hrc . 一個(gè)優(yōu)選的主要切削條件是重要的,以取得較高的精度和良好的表面質(zhì)量,以及減少手工操作裝配和制造成本。
    高速加工技術(shù)不應(yīng)被認(rèn)為只是一個(gè)過程, 必須適應(yīng)高切削速度和寬高比料量. 高切削條件等,每種材料 ,每種類型的工具和每個(gè)工序, 為了獲得高性能的加工具有佳表面涂裝,平衡刀具壽命. 所以,舉例來說,當(dāng)生產(chǎn)大型沖壓模具, 好能取得佳的表面涂裝盡可能少的時(shí)間是可能的,但控制過程中,以便徹底整理操作是其中之一, 無中間工藝過程,為了改變這種工具,由于其磨損歸根于加工毛坯的材料。
實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)就是一個(gè)生產(chǎn)模型,用于切割件的粗糙度取得過程. 因此,對(duì)于一個(gè)特定的過程,它可以參考已知的模式,并據(jù)此在初加工或行動(dòng)期間,發(fā)現(xiàn)和解決一些問題,是一個(gè)重要的部分。
起初, 這項(xiàng)研究已被選定的基本方銑削作業(yè)的標(biāo)本,因?yàn)檫@是一個(gè)很平常的運(yùn)作,在制造模具. 對(duì)于將來的作品,其他類型的加工將予以研究。
用作這項(xiàng)研究的材料是模具鋼Bohler K340, 這可能是一種有效的替代典型材料模具: 該鋼為與Bohler k110 (標(biāo)準(zhǔn)W Nr.1.2379 ) ,具有相同的硬度, 韌性和性能較高,便于制造, 有更多的可靠性和性能,材料的新應(yīng)用,如高強(qiáng)度鋼材,例如 制造業(yè)構(gòu)件汽車工業(yè)。
 
2 . 生產(chǎn)條件
為了獲得可靠設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn),對(duì)它的變化控制是重要的, 因此,這一結(jié)果影響到了失控的因素. 在這項(xiàng)研究中,適當(dāng)?shù)牡都?刀具, 切削條件和加工工藝已選定以獲得良好的表面涂裝,側(cè)銑刀 圓柱銑刀. 正確的設(shè)置過程是很重要的.
圖 1(如左)顯示80mm × 80mm × 29mm方形工件.進(jìn)行8個(gè)不同的實(shí)驗(yàn),在同一工件 兩對(duì)每一側(cè)面. 在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,刀具加工長度達(dá)30毫米,切內(nèi)外5mm半徑. 所有中進(jìn)行試驗(yàn),在Y軸方向的定位. 在確定工件夾緊,自動(dòng)校正短差的側(cè)面, 一些專家強(qiáng)調(diào),半精加工操作是一個(gè)非常關(guān)鍵的過程,至于后的整理運(yùn)作 特別是當(dāng)它是高速加工. 基于這個(gè)原因,然后進(jìn)行側(cè)銑作業(yè) 表面各個(gè)工件已經(jīng)定位,以保證一個(gè)統(tǒng)一的基準(zhǔn)和初步控制的表面質(zhì)量不會(huì) 影響到后加工.先前所提到的,使用的材料是淬硬模具鋼k340 (硬度61-62 hrc ) 其化學(xué)成分是: C和1.10% ; 硅0.90% ; 錳0.40% ; 鉻8.30% ;礬0.50% 。
     刀具是一個(gè)涂層為硬質(zhì)合金的銑刀.參照vcmdd0600從廠商mmc軋制工具. 主要特點(diǎn)是:直徑切斷, 6毫米; 長度減少13毫米; 直徑6毫米; 總長度50毫米; 工具懸置, 15毫米; 螺旋角, 45?; 徑向滑動(dòng)角, -13?; 直徑公差, -0.015 ~ -0.038毫米; 涂料為(鋁,鈦,硅)的氮化物 ; 硬度3200hv ; 氧化的溫度:1160?這項(xiàng)研究涉及與側(cè)銑作業(yè)相關(guān)的制造商的刀具,介于這種運(yùn)作情況,建議減少銑削加工方法. 一種新的工具用于每一個(gè)工件,以防止這一刀具磨損的影響,表面涂裝, 自實(shí)施這項(xiàng)磨損粗糙度取得并不是研究這方面的工作. 部分已經(jīng)生產(chǎn)的高速立式加工中心(圖3 )參考dn40 - cth20 - 75科萊c20 - 6p從廠商的MST (圖4 )這項(xiàng)研究,由于的刀具是很實(shí)用的, 機(jī)械性能勝于普通的MST刀具。工件表面粗糙度是衡量一個(gè)泰勒霍布森形式系列的輪廓. 評(píng)價(jià)長度4.8mm ( 6mm × 0.8毫米)的使用, 一個(gè)名義上是2米規(guī)格點(diǎn),配合使用了0.8高斯停產(chǎn)濾波器和帶寬比為 300:1,定義為Ra粗糙度參數(shù). 一針式速度為0.5毫米/秒,配合使用一個(gè)靜態(tài)0.8mn,而針式錐角用的是90?. 確定性是制造 小于( 2% + 0.004米)時(shí)為9999 . 粗糙度參數(shù),它被選定為技術(shù)響應(yīng)變量,其確定按照ISO 4287:1999標(biāo)準(zhǔn) 為粗糙度的算術(shù)平均值來評(píng)價(jià)粗糙度輪廓( 9999 ) . 粗糙度為測量每次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前后的平均點(diǎn)的加工區(qū)。
 
3 . 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
    設(shè)計(jì)選定了分?jǐn)?shù)階乘24-1的三個(gè)核心點(diǎn) 它提供保護(hù),防止彎曲,因此進(jìn)行共11個(gè)實(shí)驗(yàn).在此研究中使用該軟件5.0版. 表1顯示了設(shè)計(jì)因素及其相應(yīng)選定變化層次.給定切削條件 ,都是從切削工具的制造和 從我們自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn). 高水平的切割速度一直受限于研究材料的硬度, 為了獲得一個(gè)可接受的性能的工具. 有較高的切削速度,可能會(huì)更好,但刀具磨損將大大增加,這樣穿會(huì)影響表面質(zhì)量及模具尺寸, 由于相應(yīng)的公差,從對(duì)某個(gè)刀具磨損會(huì)感到不滿意. 圖5 （如右）顯示了測量和控制的工具的磨損.
    因?yàn)橐阎膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)( DOE )技術(shù)是一種強(qiáng)大的工具,使我們能夠分析影響某些其他指定的變量,通常稱為因變數(shù). 這些反應(yīng)變量的未知函數(shù)是原設(shè)計(jì)的變數(shù),這也稱為設(shè)計(jì)因素. 其中使用廣泛的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),是因?yàn)樵O(shè)計(jì)中包括嘗試各種可能的組合的變數(shù)和水平. 不過,如果一些設(shè)計(jì)因素是主要的,因?yàn)樵谶@種情況下, 而某些強(qiáng)制的互動(dòng)是微不足道的,這樣做是因?yàn)槲覀冎竿玫揭粋€(gè)微不足道的影響,某些參數(shù)的反應(yīng)變數(shù). 假如階模式是不適合的過程,這將擴(kuò)大設(shè)計(jì)加上點(diǎn).表2表明設(shè)計(jì)矩陣的分式因子設(shè)計(jì),以及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn).
表1因素和選定的低水平,
大軸向深度, 6 ~12mm
徑向深度R    05~0.3rd ( mm )
進(jìn)給量 f     0.02 ~0.06mm
切削速度vc   75~100   ( m / min )
 
4 .分析
     表3顯示,每年估計(jì)的影響及其相互作用. 它也說明了標(biāo)準(zhǔn)差,每一格的影響,而這些措施,其抽樣誤差. 變異測試表的統(tǒng)計(jì)意義每個(gè)效果比較平均平方針對(duì)所涉 實(shí)驗(yàn)誤差. 在這一實(shí)驗(yàn)中,有5效果P值小于0.05 , 這意味著他們有很有可能為95.00% .此外,有關(guān)的缺乏加工余量的測試讓我們確定,選定模型,足以
形容的觀測數(shù)據(jù), 抑或應(yīng)該使用更為復(fù)雜的模型， 試驗(yàn)是通過對(duì)比的變化對(duì)現(xiàn)
表2實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)統(tǒng)計(jì)
行模式殘值的變化觀測相關(guān)設(shè)定的因素. 由于p值大于或等于0.05 。該模式似
乎有足夠的觀測數(shù)據(jù),在95.00%置信水平. 另外, R2的統(tǒng)計(jì)資料顯示,該模型適
于解釋98.97%的變化Ra, 調(diào)整R2的統(tǒng)計(jì)是96.57%.
表3分析影響表面質(zhì)量因素
從前面的分析, 顯然,徑向銑削深度效應(yīng)已經(jīng)很低,因此,可排除。另外, 兩產(chǎn)品的軸向銑削深度和切削速度是微不足道的,因?yàn)樗鼈兊膒-值等于0.25 它已被排除. 得到的結(jié)果，列于表4，這意味著徑向切削深度可以選擇高值. 盡管如此, 它的不便加工大的厚度,并可能導(dǎo)致缺乏尺寸精度的后果 對(duì)技術(shù)要求進(jìn)行切削作業(yè). 由于尺寸精度并不是分析的主要方向，Ra取其高值,. 在顯示的情況表4中,有五個(gè)P值小于0.05 , 因此,也可以不同于95.00%水平. 另外, 缺少合適的測試結(jié)果表明, P值大于0.05 ,故在曲率擬議的模式?jīng)]有證據(jù), R2值的統(tǒng)計(jì)資料顯示,該模型適于解釋98.94%的變化RA和調(diào)整R2統(tǒng)計(jì)是97.88% . 同時(shí),也可以看出,目前并無跡象顯示調(diào)整的型號(hào)為9999 ,是表達(dá)了公式:
  Ra = −0.829318 + 0.0433333Ad + 56.875fz + 0.0014Vc
−2.20833Adfz − 0.12fzVc (1)
顯示了規(guī)范化帕累托圖表：Rd參數(shù)顯示了主要作用,在粗糙度產(chǎn)生變化專案中, fz及VC 是起主導(dǎo)作用. 注意好是維持Ad和VC本身高水平, 與進(jìn)給量低水平.實(shí)驗(yàn)顯示了相互作用對(duì)9999粗糙度產(chǎn)生變化的：Ad、fz和Vc . 值得注意的是:非互動(dòng)因素Ad、fz和Vc. 我們可以看到,在表4 中,小的P值對(duì)應(yīng)的Ad、fz互動(dòng) 因此,它是重要的. 這一事實(shí)可以看出,通過分析圖形顯示的結(jié)果.如直線表現(xiàn)在fz和Vc段更為平行. 圖片10和11表明, 影響加工質(zhì)量的AD和fz , 為小和VC大 , (圖像尺寸, 6.324mm × 4.717毫米)實(shí)例的毛坯加工后得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)加工件數(shù)k340 - 2 ,這些切削條件:深度, 12毫米; rd ,0.3毫米; fz 0 .06毫米/ z (料量6 , 2865毫米/分鐘, 0.360毫米/ rev ) ;Vc 1 50米/分鐘. 據(jù)指出,在表面均勻. 距離垂直的線速度大約為一個(gè)進(jìn)給每牙 ,并以平均峰間距( sm )表示粗糙度參數(shù). 粗糙度參數(shù)值得到有:, 0.00067㎜和SM , 0.36312mm.
圖片13  (圖像尺寸, 1.048mm × 0.783mm)展示面擴(kuò)大圖象大小為6 , 在表面上顯示的圖片12 . 可以看出外觀橫向線路,但有可能造成的形狀誤差,推出的公差直徑 ( -0.015 , -0.038毫米)左右. 圖片14  (圖像尺寸, 6.324mm × 4.717毫米)顯示另一個(gè)例子表面涂裝相應(yīng)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)k340 - 3 . 參數(shù)值粗糙度得到有:Ra , 0.0016mm和SM , 0.12399mm. 圖片15 (圖像尺寸1.048mm × 0.783毫米)顯示了同樣的工件放大圖像尺寸為6 . 切削條件的結(jié)果如下:深度, 12毫米; rd , 0.05毫米; fz , 0.02毫米/ z ( f , 955毫米/分鐘; f , 0.120毫米/ rev ) ; Vc, 150米/分鐘( s , 7958 rpm )
 
5.結(jié)論
    這項(xiàng)研究工作提出了研究的算術(shù)平均粗糙度,取得在高速銑削方面的材料 Bohler k340 ,有可能替代傳統(tǒng)的鋼材用于制造模具, 由于它具有良好的韌性性能,并提供了更好的加工性能,而且亞美尼亞粗糙度時(shí)已考慮到, 因?yàn)樗鞘澜缟鲜褂闷毡榈募庸し椒?在模具行業(yè)特點(diǎn)的表面涂裝.據(jù)透露,有可能利用一階段設(shè)計(jì)來預(yù)測的加工后的表面粗糙度.在研究層面的因素,影響大的參數(shù)Ra的進(jìn)給每牙( fz ) ,軸向深度( Ad )和切削速度( Vc) .從主效果圖中可以看出,軸向切深 和切削速度,降低粗糙度值都達(dá)到了. 同時(shí),減少進(jìn)給量,此因素影響大. 據(jù)指出,在測試值,比較兩組表面粗糙度是微不足道的. 這就是為什么選擇Rd高值,以減少加工成本. 但是,如果Rd上升,那么表面質(zhì)量下降,因此接觸面積增加. 這意味著加工難度增加,而且所需銑削次數(shù)也隨之增多. 同樣的結(jié)果,得到了切削速度Vc. 因此,在目前的研究顯然參數(shù)進(jìn)給量fz必須保持較小,并盡可能減少其他因素達(dá)到所需的表面質(zhì)量. 但是,不便采用較高的要求. 在進(jìn)一步的研究,我們會(huì)繼續(xù)研究其他各類普通機(jī)械加工工藝為制造模具, 提供相應(yīng)的適當(dāng)?shù)募庸で邢鳁l件。
 
鳴謝
這項(xiàng)初步的研究是一個(gè)機(jī)械工程的一部分,由西班牙科技部與歐洲地區(qū)發(fā)展基金會(huì)提出”預(yù)測毛坯加工模具制造鋼用在高速銑削”項(xiàng)目的科學(xué)考察和技術(shù)開發(fā), 作者們感謝在巴塞羅那的CIM中心的協(xié)作, 同時(shí)感謝科勒機(jī)械加工貿(mào)易公司提出的寶貴意見和對(duì)該研究不懈的支持。

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