硬质材料的铣削加工

　　你们采用硬质材料铣削技术了吗？当高速加工技术应用于加工经过淬硬的模具零件时，模具车间可以从模具加工工艺中摆脱某些 昂贵和 费时间的加工工序。

　　Corey Greenwald先生就碰到了这样的问题。他明白，在工厂生产注塑模的时候，硬质材料的铣削加工已成为一个主要问题。他懂得如何在他自己创建的车间内——Hard Milling Solutions公司——以其独有的“硬质材料铣削方法”，有效地、始终如一地和信心十足地铣削加工硬质材料。作为一个模具车间，他了解一定会碰到硬质材料的铣削加工问题，他们似乎需要这样的一个专业加工车间，才能解决硬质材料的铣削加工问题，因为他们既没有足够的时间在他们自己的机床上加工，也没有做好准备在他们自己的设备上铣削硬质材料。

　　可惜，当碰到需要铣削加工硬质材料时，许多模具车间都没有做好这样的准备。他们在模具加工方面仍然采用传统的方法。他们在结束模具的加工以后，还要花很多的手工作业时间去抛光模具， 还要费时间逐点修整、测试和调配这些模具。

　　Greenwald先生说：“这些额外的附加时间会使全球市场的竞争性与非竞争性模具行业之间产生很大的不同。”他总结说：“如果这些模具车间不改变他们的加工方法，他们就很难继续生存下去。”

　　Greenwald先生确信目前 重要的问题是解决硬质材料的铣削加工问题，特别是小型模具和型芯插入件。他说，采用硬质材料铣削技术可以帮助车间开始加工淬硬的钢制模具，而且模腔表面也无需或很少需要进行抛光等作业。这样，在模具加工生产中使他们省去了几道费时、费工的加工工序。他补充说，在采用硬质材料铣削技术以后，可提高了模具另一面的闭合面加工水平，从而使它达到“负库存”条件。这也就是说，在模具的配合面之间留了很小的间隙。这样，当模具 次放置到压力机时，可以大大节约模具的 终调试时间和降低劳动强度。而且模具的使用寿命增加，运行的速度提高。

　　Greewald先生说：“适当地应用硬质材料铣削技术，模具车间就能够从机床上直接加工模具零件，然后进行组装， 安装到注塑机上，于是 次注塑就能生产出一个很好的零件。采用硬质材料铣削加工技术以后，模具车间从注塑模的加工和调试过程中节约了不少时间和费用。”

　　那么采用硬质材料铣削加工技术需要什么条件？按照Greenwald先生的说法，采用硬质材料铣削技术首先需要有一种全新的思想理念来解决如何加工金属的问题。硬质材料铣削需要采用某种机床、某种刀具和刀柄以及某种加工程序软件。所有这些技术必须及时到位，并应能十分理想的全面合作。

　　Greenwald先生说：“只要一切顺利执行，并且懂得如何互相配合，那么硬质材料铣削技术就会成为一项可靠而富有成效的工艺。”事实证明，在他车间内使用的两台立式加工中心(专门用于硬质材料的铣削加工)实际上24h运行，很少需要有人参与操作。

　　模具加工车间的诞生

　　Greenwald先生是如何成为受人尊敬的实践家和硬质材料铣削技术的强力推荐者的？这里有一段不寻常的故事。 初，他是一位生产工程师，后来他在底特律市郊的一家模具工厂涉足模具车间的管理。他所经历的其中一个项目就是安装一台加工中心，用于金属连杆热锻成形冲压模的硬质材料铣削加工。

　　结果给人留下了深刻的印象。冲压模的生产从30天缩短到了6天，这远远超过了车间老板的希望，这正是他们求之不得的事情。而且，Greenwald先生甚至还找到了更有发展潜力和更能节约费用的硬质材料铣削技术。

　　Greenwald先生在底特律模具行业的一位朋友Graig Sizemore先生对这一硬质材料铣削加工技术也非常感兴趣。他的工厂——Cut-Rite EDM公司专门从事先进的线切割电加工机床(EDM)，他也正在寻求一种硬质材料的铣削技术，以作为EDM加工技术的补充或替代EDM加工技术。在得到Sizemore先生支持以后，Greenwald先生在密西根州的Shelby镇开办了一家Hard Milling Solutions硬质材料铣削加工公司，该地离底特律市以北约30英里。与Sizemore先生的车间相邻。尽管Greenwald先生不像Sizemore先生那样，经过作为机械师或模具制造商那样的培训。他惟一的经历就是曾与以前的老板在硬质材料铣削加工技术方面有着密切的合作关系。

　　正是这一原因鼓励成全了Greenwald先生，作为一个生产工程师，他对硬质材料的铣削加工有足够的认识，他意识到必须坚韧不拔地努力工作。摆在他面前的任务是必须努力学习实践知识，如何进行硬质材料的铣削加工，如何装备一个车间，使其能有效地进行工作。为此，Greenwald先生与密西根州Auburn Hills地区的Single Source技术公司联系，该公司是Makino公司(在俄亥俄州的Mason地区)和其他制造厂提供的加工中心和EDM加工设备的经销商。Single Source技术公司一直在底特律地铁站地区积极地推销高速加工和硬质材料铣削加工机床，并与其以前的老板一起帮助Greenwald先生建立了硬质材料铣削加工厂。

　　他在Single Source技术公司参加了车间高性能加工技术培训课程，这次培训为他在硬质材料铣削加工技术方面取得成功奠定了基础。当Hard Milling Solutions公司开始营业时，有一名雇员负责操作一台Makino V56加工中心。

　　虽然Greenwald先生在开始工作时借助了外力，但他很快意识到硬质材料铣削加工仍然需要依靠他自己开创新的路子。由于这一车间是专为硬质材料的铣削加工所设立，因此他开始承接各种硬度达60HRc的硬质钢材铣削加工任务。Single Source技术公司所提供的一些加工数据表为他的工作奠定了基础，但大部分工作还需要实践试验和进行试切削加工。

　　今天，车间内的大部分工作是加工塑料注塑模，而大部分的注塑模采用H13和S7工具钢制成。该车间也专门承接医疗器械零件的加工，还包括锻模以及模具零件、铸模型腔插件、粉末冶金件和硬度达65HRc的其他任何零件。现在，车间的加工设备中又增添了一台V56型立式加工中心，同时雇佣了具有30年工作经验的模具工Kevin Hunter先生负责这台机床的操作。

　　由于他的车间专门承接一切硬质材料的铣削加工任务，因此Greenwald先生说他在这方面几乎已经变成了相当 的专家。无论从自私和大公无私的角度来说，他都希望看到硬质材料铣削技术能被美国模具制造商广泛应用。由于更多的工厂投资这一技术，他确信他们公司的工作量也会越来越大，特别是一些困难的工作。更为重要的是，他认为硬质材料铣削技术是美国模具制造业未来的发展方向。他说：“面临越来越多的模具从低工资的国家进口，目前实在是没有更好的办法可以让模具制造业获得利润。”

　　由Makino V56立式加工中心生产的一个模具块由H13淬硬工具钢制成。在这一加工项目中，采用了一把直径为1.0mm的球面端铣刀，其长度和直径之比为12∶1，这是一种 小的加工工具，采用这一铣刀后，EDM机床的加工量大大减少，而且还为客户省去了抛光加工工艺。

　　适于在核桃壳内加工的硬质材料铣削技术

　　硬质材料铣削技术是高速加工技术的一个分支。高速加工技术的核心是以紧密的步距进行多道轻微切削加工，从而使加工面上只留下极微小的刀具加工痕迹。其目标是为了使加工面大大减少后续加工要求。对于刀具而言，为了达到有效的切屑负荷，刀具进给速度和主轴速度必须大大提高，以便超过传统加工工艺中应用的正常加工速度，因此将该工艺命名为高速加工。高速进给也使刀具走刀量大大提高，因此加工工件的速度要比采用传统的方法更快。

　　硬质材料铣削技术又比高速加工的概念前进了一步。高速轻型切削与高速主轴相结合的方式可有效地切削加工淬硬状态下的钢材，这样可保持材料原有的特性。同时，采用小直径圆头端面铣刀进行紧密步距间隔的高速加工，其所加工的表面光洁度接近手工打磨和抛光的水平。(根据Greenwald先生报告，在必要时采用硬质材料铣削技术，其表面光洁度往往可以达到10～12rms的水平。)因为钢材是在淬硬的情况下加工的，因此无需后面的热处理、消除应力或磨削等工序。更重要的是，这一工艺也可以代替许多加工费用极高的EDM加工工艺。

　　采用硬质材料铣削加工技术的另一优点是可以保证十分精密的公差尺寸(±0.0004in)，这一点对于模具加工来说是弥足珍贵的。加工后的模具不需由人工逐点修整。而且，由于加工后达到无需手工修整的程度，模具的几何形状完全与CAD设计模型相吻合。而且模具配合面的加工也达到了无需任何修整的水平。其概念是沿着分型线，一般在模腔一端，精确地稍微加工一点，使其略低于公称尺寸。这样，当模具两半闭合时，可使模具接触面之间留出一点间隙。但该间隙非常小(一般只有0.008in)，这样，在注塑时，可以让一部分塑料流出来，不过模具仍然能有效地保持闭合状态。而且，当熔融的塑料注入模具时，这一间隙也可以让空气从缝隙中排除出去，不需要事先通风。角落上的小接触垫块继续保留这一间隙，否则，闭合面之间就不能互相接触。一般来说，这些配合面之间的干扰问题必须在逐点修整和匹配过程中解决，现在就不存在这一问题了。在模芯和模腔闭合时，因有了这一间隙，消除了表面之间相互影响，因此分型面完全得到了保护，所生产的零件不会出现飞边。

　　从刀尖上提高效率

　　Greenwald先生说，像任C加工工艺那样，硬质材料铣削加工技术取决于一台高性能的机床、合适的刀具和刀柄系统以及有效的刀具运行程序。然而不像其他的加工工艺那样，这些元素的相互作用存在着比较复杂的动态关系，当然也并非不可逾越，新的用户只要下定决心，不怕困难，就可以改变这种关系和解决问题。

　　他指出：“掌握硬质材料铣削技术可能是一种挑战。但有一种方法可以使您的思想围绕这一目标努力。”他说，了解硬质材料铣削技<