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. 其主要目標是盡量減少制造時間和成本,使表面質(zhì)量會更好的同時其成本也比較低,其目的是減少涂裝作業(yè),如磨削, 電火花加工( EDM )或手動拋光。
    控制表面涂裝加工意味著一個重要挑戰(zhàn),廠商 特別是當它的意圖是納入高速加工技術在制造業(yè)的淬硬模具鋼 ,其硬度58至64 hrc . 一個優(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。
    高速加工技術不應被認為只是一個過程, 必須適應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。
實驗方法的設計就是一個生產(chǎn)模型,用于切割件的粗糙度取得過程. 因此,對于一個特定的過程,它可以參考已知的模式,并據(jù)此在初加工或行動期間,發(fā)現(xiàn)和解決一些問題,是一個重要的部分。
起初, 這項研究已被選定的基本方銑削作業(yè)的標本,因為這是一個很平常的運作,在制造模具. 對于將來的作品,其他類型的加工將予以研究。
用作這項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 (標準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,材料的新應用,如高強度鋼材,例如 制造業(yè)構件汽車工業(yè)。
 
2 . 生產(chǎn)條件
為了獲得可靠設計的實驗,對它的變化控制是重要的, 因此,這一結果影響到了失控的因素. 在這項研究中,適當?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,側銑刀 圓柱銑刀. 正確的設置過程是很重要的.
圖 1(如左)顯示80mm × 80mm × 29mm方形工件.進行8個不同的實驗,在同一工件 兩對每一側面. 在每一個實驗中,刀具加工長度達30毫米,切內(nèi)外5mm半徑. 所有中進行試驗,在Y軸方向的定位. 在確定工件夾緊,自動校正短差的側面, 一些專家強調(diào),半精加工操作是一個非常關鍵的過程,至于后的整理運作 特別是當它是高速加工. 基于這個原因,然后進行側銑作業(yè) 表面各個工件已經(jīng)定位,以保證一個統(tǒng)一的基準和初步控制的表面質(zhì)量不會 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 ) 其化學成分是: C和1.10% ; 硅0.90% ; 錳0.40% ; 鉻8.30% ;礬0.50% 。
     刀具是一個涂層為硬質(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?這項研究涉及與側銑作業(yè)相關的制造商的刀具,介于這種運作情況,建議減少銑削加工方法. 一種新的工具用于每一個工件,以防止這一刀具磨損的影響,表面涂裝, 自實施這項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 )這項研究,由于的刀具是很實用的, 機械性能勝于普通的MST刀具。工件表面粗糙度是衡量一個泰勒霍布森形式系列的輪廓. 評價長度4.8mm ( 6mm × 0.8毫米)的使用, 一個名義上是2米規(guī)格點,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)時為9999 . 粗糙度參數(shù),它被選定為技術響應變量,其確定按照ISO 4287:1999標準 為粗糙度的算術平均值來評價粗糙度輪廓( 9999 ) . 粗糙度為測量每次進行實驗前后的平均點的加工區(qū)。
 
3 . 實驗設計
    設計選定了分數(shù)階乘24-1的三個核心點 它提供保護,防止彎曲,因此進行共11個實驗.在此研究中使用該軟件5.0版. 表1顯示了設計因素及其相應選定變化層次.給定切削條件 ,都是從切削工具的制造和 從我們自己的實踐經(jīng)驗. 高水平的切割速度一直受限于研究材料的硬度, 為了獲得一個可接受的性能的工具. 有較高的切削速度,可能會更好,但刀具磨損將大大增加,這樣穿會影響表面質(zhì)量及模具尺寸, 由于相應的公差,從對某個刀具磨損會感到不滿意. 圖5 （如右）顯示了測量和控制的工具的磨損.
    因為已知的實驗設計( DOE )技術是一種強大的工具,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). 這些反應變量的未知函數(shù)是原設計的變數(shù),這也稱為設計因素. 其中使用廣泛的實驗設計,是因為設計中包括嘗試各種可能的組合的變數(shù)和水平. 不過,如果一些設計因素是主要的,因為在這種情況下, 而某些強制的互動是微不足道的,這樣做是因為我們指望得到一個微不足道的影響,某些參數(shù)的反應變數(shù). 假如階模式是不適合的過程,這將擴大設計加上點.表2表明設計矩陣的分式因子設計,以及相應的實驗.
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,每年估計的影響及其相互作用. 它也說明了標準差,每一格的影響,而這些措施,其抽樣誤差. 變異測試表的統(tǒng)計意義每個效果比較平均平方針對所涉 實驗誤差. 在這一實驗中,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), 抑或應該使用更為復雜的模型， 試驗是通過對比的變化對現(xiàn)
表2實驗參數(shù)設計統(tǒng)計
行模式殘值的變化觀測相關設定的因素. 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,因為它們的p-值等于0.25 它已被排除. 得到的結果，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,并可能導致缺乏尺寸精度的后果 對技術要求進行切削作業(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)計是97.88% . 同時,也可以看出,目前并無跡象顯示調(diào)整的型號為9999 ,是表達了公式:
  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 是起主導作用. 注意好是維持Ad和VC本身高水平, 與進給量低水平.實驗顯示了相互作用對9999粗糙度產(chǎn)生變化的：Ad、fz和Vc . 值得注意的是:非互動因素Ad、fz和Vc. 我們可以看到,在表4 中,小的P值對應的Ad、fz互動 因此,它是重要的. 這一事實可以看出,通過分析圖形顯示的結果.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)實例的毛坯加工后得出相應的實驗加工件數(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進給每牙 ,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)顯示另一個例子表面涂裝相應的兩個實驗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.結論
    這項研究工作提出了研究的算術平均粗糙度,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已考慮到, 因為它是世界上使用普遍的加工方法,在模具行業(yè)特點的表面涂裝.據(jù)透露,有可能利用一階段設計來預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,降低粗糙度值都達到了. 同時,減少進給量,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. 同樣的結果,得到了切削速度Vc. 因此,在目前的研究顯然參數(shù)進給量fz必須保持較小,并盡可能減少其他因素達到所需的表面質(zhì)量. 但是,不便采用較高的要求. 在進一步的研究,我們會繼續(xù)研究其他各類普通機械加工工藝為制造模具, 提供相應的適當?shù)募庸で邢鳁l件。
 
鳴謝
這項初步的研究是一個機械工程的一部分,由西班牙科技部與歐洲地區(qū)發(fā)展基金會提出”預測毛坯加工模具制造鋼用在高速銑削”項目的科學考察和技術開發(fā), 作者們感謝在巴塞羅那的CIM中心的協(xié)作, 同時感謝科勒機械加工貿(mào)易公司提出的寶貴意見和對該研究不懈的支持。

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