立式加工中心上的粉末冶金件微加工工艺.doc

立式加工中心上的粉末冶金件微加工工艺 通过优化粉末冶金工具钢的微加工工艺，这家车间已经降低了生产成本、交货时间和复杂模具元件的钳工二次打磨工作量。 在我采访宾夕法尼亚州Saint Marys镇的Quala-Die公司即将结束的时候，该公司的负责人指着一些过时的EDM放电加工设备说，这些机床正在等待销售处理。当然，这里指的是那些还未被新型EDM放电加工设备所取代的机床（图1）。那是因为Quala-Die公司在推行淬火模具元件的微加工技术中，取得了良好的效果，这些元件用于生产结构紧密的粉末冶金件，而微加工技术的使用，已大大减少了该车间正在执行的放电加工的工作量。 图1 该车间使用图中所示的EDM放电加工电极， 并以其微加工方式对精密细节进行铣削加工 Quala-Die公司的采购项目经理Ryan Magaro先生担任了我当天的导游，他说，该车间从淬火工具钢元件精密细节的微加工工艺中，获益匪浅，这些元件也是由粉末冶金材料制成，但采用了不同的方式。采用微加工技术可节约加工EDM电极所需要的额外费用和时间。此外，它大大减少了钳工在抛光清除重铸材料时所需的二次工作量。因此，该车间的工装周转时间加快了很多，而钳工工作量平均减少了20%。 该车间已经建立了其微加工方法。Magaro先生确信，由Seco Tools公司产品技术员Jay Ball先生提供的支持和指导，对Quala-Die公司的成功一直起着很大的作用。在访问该公司期间，Magaro先生介绍了该车间在采用一种完全不同的方式来创建复杂的粉末冶金模具元件时所取得一些经验和教训。 向微加工方向发展 Dennis Schatz先生于1978年创建了Quala-Die公司，当时，这是一家只有两个人的操作车间，以地下室为生产基地。今天，其90人的加工车间坐落在一个带有空调的45000ft2（1ft2=0.093m2）工厂内，其加工能力包括EDM线切割机床和EDM模具加工机床、数控铣床和车床以及各种磨床。 Quala-Die公司专门从事模具的设计和生产，用于创建粉末冶金金属元件。事实上，该车间是美国最大的粉末冶金压缩模具供应商。Quala-Die公司的重点集中在复杂模具的加工上（其中大部分为汽车应用领域提供服务），并且以其通过四轴CNC数控铣削加工，精确创建螺旋齿轮模具组件的生产能力而闻名。 大多数模具组件是由粉末冶金材料创建而成，例如CPM的1V、3V和9V材料（这些都是由Crucible Industries公司提供的粉末冶金工具钢）。粉末冶金部件由一系列微量金属合金元素经过混合、压缩和烧结制成。在热处理后，这些材料的表面硬度可达55~64HRc。然而，Magaro先生指出，CPM材料中的各种颗粒仍保持其各自的硬度，最高可达70HRc。因此，一把加工这类材料的立铣刀，在铣削穿透很小、很硬的金属颗粒后将很快会寿终正寝。由于这些材料的研磨特性，其结果是：刀具往往会发生过量和难以预见的磨损，甚至引起刀刃断裂。 在Quala-Die公司对铜钨电极微加工取得成功后，该车间开始对淬火模具组件采用微加工技术。四年前，该车间从MC Machinery Systems公司（当时MC Machinery公司的经销商为Sharples Machinery公司）购置了一台四轴Roku-Roku HC-658型高速立式加工中心，用于铣削加工这些电极中的细节部位。根据MC Machinery公司提出的建议， Magaro先生与Jay Ball先生进行了联系，后者是Seco Tools公司Jabro Mini系列实心硬质合金刀具的专家。（所提供的Jabro Mini刀具系列直径范围从0.0039~0.0590in）（1in=25.4mm，下同）。Ball先生不但建议该车间在开始时应该使用哪些刀具，而且还大力支持该车间为哪类电极的加工努力建立一个有效的微加工工艺。 Magaro先生认为，他可以将这些成功经验应用于开发一种适用于淬火粉末冶金模具生产的微加工工艺，以减少对费时的EDM放电加工机床的需求。Magaro先生说：“随着编程员Jim Cecchetti先生与Ball先生的再一次密切合作，建立了一个在淬火状态下对粉末冶金模具组件进行微加工的稳定一致的工艺。”为了使这类材料中铣削微细部分的公差尺寸保持在小至0.0001in的范围之内，加工工艺的各个方面，包括机床、CAM软件包、刀柄和刀具都必须同心协力。这是因为在这么一个小比例工件上铣削加工时，诸如切屑负荷、跳动误差和整体工艺稳定性等问题都会被放大。这里让我们快速地浏览一下Quala-Die公司采用微加工方法加工的一些关键部件。 （1）机床 该车间对粉末冶金模具的微加工工作是在转速高达32000r/min的HC-658型机床以及在另一台Roku-Roku