以車代磨為模（mó）具行（háng）業帶來新技（jì）術變革
2023-3-10 來源：達諾巴（bā）特集團 作者：-
在模（mó）具行業，硬質合金材料經（jīng）常用於衝壓（yā）、拉伸和擠出模具。由於硬質合金材料具有極（jí）強的耐磨（mó）性，且這些模具具有複雜的輪廓，需滿足極高的輪廓精度和（hé）表麵光潔度（dù），因此傳（chuán）統上采用磨（mó）削工藝，由專用的金剛（gāng）石砂輪磨削完成。然而，製造商不斷（duàn）麵（miàn）臨降低成本、提高質量和提高效率等多方麵的挑戰。事（shì）實證明，高精度硬車（chē）削（以車（chē）代磨）有助於實現這些目標。
高精度車削是一種非常柔性（xìng）的（de）工藝。它設置簡單，換型容易，可以在一次裝夾中完成（chéng）內孔和外圓的車削加工，有（yǒu）利於減少累（lèi）計誤差並提高（gāo）零件精度。同時（shí）車削加工具備更高的金屬去（qù）除（chú）率，也就意味著可以提高（gāo）效率。然而，它最大的優勢是可以便捷地加工複雜的零件輪廓，不（bú）同的零件輪廓形狀（zhuàng）可以通過
CNC 程序，使用多軸插補的方法，由超精密機（jī）床精確生（shēng）成。而在磨削的情況下，通常需（xū）要多（duō）次設置才（cái）能加工完成（chéng）複雜（zá）形狀（zhuàng）的（de）工件，對於特定砂輪形狀進行加工的每個輪（lún）廓都需要更換砂輪。因此就小批量（liàng）加工而言，這會顯（xiǎn）著影響加工效率。現在（zài），通過具有極佳動態剛性和超高精度的車床以及新型金（jīn）剛（gāng）石刀片，可以實現硬質合金零件（以車代磨）的柔性製造工藝（yì）。
圖 1 在漢布雷格 MikroTurn 100 車床上（shàng）車削（xuē）加工硬質合金拉伸模（mó）
全靜壓技術的超（chāo）高精度硬（yìng）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（chuáng）是必須的。最佳的機床和創（chuàng）新的（de）刀具是成（chéng）功將硬（yìng）質
合金車削到與磨削相同精度的關鍵。通常，硬質合金材料（liào）的硬度值可（kě）達（dá） 80 HRC, 而（ér）淬火鋼的硬度範（fàn）圍一般為58 ～ 65 HRC。
加工更高硬度的硬質合（hé）金需要遠高於淬硬鋼的切削（xuē）力。較高（gāo）的切削力會導致機床導軌和主軸軸承會承（chéng）受巨大的回推壓力。由於有限（xiàn）的減震特性，在傳（chuán）統精密（mì）車床上這樣的力會導致嚴重的震動，同時會導（dǎo）致導軌過早磨損，這會引起一係列的問題，諸如尺寸（cùn）保持能力、輪廓精度和表麵粗糙度，且（qiě）會加快刀具磨損。
走（zǒu）近漢布雷格
荷蘭製造商漢布雷格機床公司（Hembrug Machine Tools）為（wéi）西班牙達諾巴特（Danobat Group）機床集（jí）團成員之一，專門從事高精度硬車床的（de）開發和製造。此外，他們還擁有車削亞微米級精度要求硬質合金工件的豐富經驗。50 多年前，公司擺脫（tuō）了傳（chuán）統車床的生產，開發了以靜壓技術為核心的（de），包括靜壓主軸（zhóu）和靜壓導（dǎo）軌（guǐ）的超精密車床，以滿足用戶日益提高的質量要求。
圖 2 最（zuì）新設計的第三代全靜壓 Hembrug MikroTurn® 100 超精車床
Hembrug Mikroturn® 係（xì）列機床的主軸和導軌均采用這種“內部（bù）”開發的靜壓技（jì）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（gāi）機床提供了卓越的阻尼特性以及高動態剛度，與速（sù）度無關，這對於最小化（huà）刀尖的振動是非常有必要的，而減少振動對於表麵粗糙度和延長刀具壽命至關重要。
同時由於導軌副之間或主軸軸承之（zhī）間（jiān）沒有金屬與金屬的接觸，因此無磨損，可以降低維護運（yùn）營成本並長久保持機床的精度（dù）。
與（yǔ）傳統的精密車床相比，這種以靜壓技術為核心，以（yǐ）天然花崗岩為床身的機床（chuáng），無疑投資成本（běn）更高。但是由於其固有的穩定性，我們得（dé）以持續穩定（dìng）獲得滿足精度（dù）要求（qiú）的零件，與此同時刀（dāo）具壽命更長（zhǎng），調整（zhěng）時（shí）間更短。最重要（yào）的是，工（gōng）件質量（liàng）與磨（mó）削相當。
如何（hé）選用刀具
除了這（zhè）些（xiē）對機床的基本要求外，還必須使用合適（shì）的刀（dāo）具。近（jìn）年來，這一領域有了更（gèng）多進展，從而改善（shàn）了硬質（zhì）合金（jīn）的可加工性。隻有最堅硬和最耐磨的刀具才能加工硬質合（hé）金，目（mù）前金剛石類刀具已經具備這個能力。現在有許（xǔ）多不同類型的金剛石刀（dāo）具，我們建議使用最新開發的無粘結劑（jì） PCD 刀片。它們比單晶金剛石型更耐磨、更堅韌（rèn）。新型 PCD刀具（jù）壽命顯著延長、表麵粗糙度更好，從而增強了尺寸精度控製能（néng）力。這（zhè）些刀具的出現使硬車削成（chéng）為一種更（gèng）加可行的加工工藝。
圖 3 車（chē）削後油（yóu）石超精，可實現工件表麵粗糙度R a0.02 μm
硬車與超精技術的結合
硬質合金的粘合劑含量、硬度、耐磨性和粒度等，都對其可加工性產（chǎn）生影響。合金晶粒尺寸（cùn）越細，可獲得的（de）表麵粗糙度的精度越高。對（duì）於粗晶粒且（qiě）要求表麵（miàn）粗糙度的（de）精度較高的產品，Hembrug 提（tí）供可集成磨削主軸或超精絎磨的方（fāng）案。Hemburg 獨家提供（gòng）的“Kombifin 超精磨削選件”，零件表（biǎo）麵粗糙度可達 R a0.02 µm。在一台機床上結合硬車（chē）加工和超精加工，顯著提高了精度和靈活性。通過這種方式，無論晶粒大小（xiǎo）如何，用戶都可以在表麵（miàn）粗糙度和表麵質量方麵獲得更加出色的結果。
在全球範圍內有許多 Hemburg Mikroturn® 機（jī）床用於硬質合金成（chéng）型工（gōng）具的精加工（gōng）。在最近一次應（yīng）用中，Hembrug再次證明了硬車削工藝的實力，這是一個含有（yǒu） 12% 鈷粘結劑的直徑 150 mm 拉伸模具。我們的工程師能夠以0.2 mm 切削深度加工該模具，總循環時間為 30 min。而同一零件的如果采用磨削的方式，則需要 8 h。
圖 4 拉伸模加工精度相同的情況下，硬車（chē） 30 min 內完成，而（ér）傳統（tǒng）的磨削工藝需要 8 h 才能完成
該（gāi）用戶正在尋（xún）找一種在不犧牲零件（jiàn）質量的前提下更高效的（de）加工方法。使用 CVD 金剛石刀片，刀具壽命長達2.5 km，而使用 PCD 刀片，刀具壽命甚至可以（yǐ）達到 4 km，表麵光潔度為Ra0.2。
盡管（guǎn）硬車（chē）削（xuē）可以采用幹式加工（gōng），但（dàn）使用冷卻液（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。冷卻液的使用（yòng）還有（yǒu）助於（yú）提高工藝的穩定性（xìng）。
擁有一（yī）種靈活（huó）的（de）加工方法，如以車代磨加工，能夠生產出高質量的硬質合金模具，並（bìng）保證磨削質量。尤其（qí）在小批量生（shēng）產中，以車代磨（mó）工藝，輪廓複（fù）雜的零件更易生產，換型時間（jiān）快（kuài），調整時間（jiān）短，這意味著（zhe）成本更低，錯誤更少且交付周期更短。無論生產什麽（me）樣的工件，都會帶來巨大的競爭優勢（shì）。
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