采用微型刀具加工时的技巧

如今零件不仅变得越来越小,同时它们包括的部件越来越多,以提供更多机能。制作小而复杂的零件需要采用微型刀具进行加工,这种刀具为非标刀具,同时极易变形和破损。用于微细加工的刀具不会与大尺寸刀具一样对切削环境做出反应。有大量影响该过程基本机制的微细加工问题,这些问题与采用大规格刀具加工时存在的问题有着本质区别。这些问题包括,切屑形成过程中发生的变化、切削力变化、过程中的异常振动和非稳定性以及加工表面的形成和特征等。

微型零件在航空、汽车、生物医学、电子、信息技术、光学及电信行业等领域具有大量应用。为了降低成本,大部分微型零件都是用模具制造的。模具制造厂家面临着各种挑战,包括采用稀有材料直至专用模具涂层,用直径为0.002英寸(50μm)直径的刀具铣削零件,用0.00078英寸(20μm)的电极丝进行电火花加工,以及实现“潜水艇”级精度等。如今许多零件设计带有尺寸不到100μm的特征——仅仅比人的头发丝略大一点。

对于这么小的零件和特征尺寸,精度就有了新的含义。例如,±0.0002英寸(±5μm)的公差,对于尺寸为0.2英寸的零件,与相对于尺寸为0.002英寸的零件而言,肯定是有很大差异的。

位于以色列GivatShmuel的Cimatron有限公司((暂不可见))是一个CAD/CAM软件供应厂家,其工程主管HariSridharan说:“为了实现微细加工中所要求的质量和精度,在满足经济和商业方面限制的同时,还必须对整个制造链实现优化和同步化。”随着简单和中等复杂度的模具生产被转移到劳动力价格低廉的国家,美国与欧洲的模具制造厂家转而采用越来越先进的技术,诸如微型模具及微细铣削,以保持自己的竞争势头。

CimatronE软件带有内置式针对微细铣削表面而优化的高速切削策略及其他专用加工功能。

小零件,大挑战

在这方面存在的主要挑战包括:对由微型部件组成的模具进行直接铣削以及制造EDM微型电极。与微细铣削相关的挑战包括采用直径小至100μm甚至更小的微细刀具,主轴转速高达150,000rpm,表面粗糙度达0.2μm(0.0000078英寸)。同时,由于对具有微细结构的精细零件进行抛光往往是不现实的,因此,微细铣削需要进行无抛光加工。

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