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折弯机模具切削加工技术的发展趋势——诺尔达模具

文字:[大][中][小] 2016-3-22    浏览次数:1462    

  从世界范围观察中国制造业的发展可以看出,中国制造业近年发展迅速。对数控折弯机模具行业来说,这意味极大的市场。而在这种背景下,中国低水平的制 造成本是 公认的事实。从劳动生产率看,有统计资料表明,中国和德、美、日等发达国家相比,大约差距3~5倍。如此大的市场,低水平的劳动生产率,再加上制造技术的 不断进步和发展,对数控折弯机模具行业来说,既是机遇,更是挑战。市场对数控折弯机模具的需求,不仅是量的增长,更重要的是质的提高。从用户行业看,有七 大行业对数控折弯机模具的需求量最为显著。

  模具制造业是数控折弯机模具用量最大的行业之一。在模具制造过程中,成型模、热作模、冷作模、塑模等几乎所有环节中都需要用到数控折弯机模具。此外,汽车、高速列车、一般机械制造业、以及近年来逐渐扩大用量的木材加工业都已成为数控折弯机模具行业的主要用户。

  航空航天业是最传统也是最为重要的数控折弯机模具应用领域。在该行业中,数控折弯机模具一般用来切削飞机结构件。这些结构件一般体积较大,过去大量采用铝合金。随着钛合金、复合材料应用领域的扩大,对数控折弯机模具加工的要求也越来越高。

  作为国家重点扶持工业之一,近年来,政府已投入大量资金用于航空航天业大型客机的研发。这些研发是方方面面的,我们抽出与数控折弯机模具有关的方面来分析,着重研讨结构件材料的使用。

  从最新的波音787机身可以看出,过去大量采用铝合金直接覆盖的方法已逐渐被舍弃,取而代之的是复合材料的直接铺设和缠绕。此外,钛合金的用量也在增加。与过去相比,新的方法可大大降低飞机重量,节省燃油和能耗,对大型客机来说,这一点尤其重要。

  钛合金是公认的难加工材料。只需要铺设和缠绕的复合材料看似不需要很大的加工量,但是对加工质量的要求却越来越高。对数控折弯机模 具行业来说,这都是不小的挑战。除了机身结构件外,对飞机发动机的加工也是一个难点。发动机一般采用难加工材料制成,形状复杂,需要切槽钻孔、叶片加工等 工序,对数控折弯机模具的实际切削效果要求非常高。此外,为满足飞机结构件的高质量要求,一般情况下都选用整体毛坯来加工,90%以上的材料都将被切除 掉,由于加工量大,因此对加工效率要求极高。

  切削加工技术的发展趋势

  从数控折弯机模具发展历程看,从十九世纪末到二十世纪中期,数控折弯机模具材料以高速钢为主要代表;1927年德国首先研制出硬质 合金数控折弯机模具材料并获得广泛应用;二十世纪50年代,瑞典和美国分别合成出人造金刚石,切削数控折弯机模具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世 纪70年代,人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石(PCD),解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题,使金刚石数控折弯机模具的应用范围扩展到航 空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。

  数控折弯机模具材料的选择是切削加工成功的基础。与硬质合金相比,PCD数控折弯机模具速度可达4000m/min,而硬质合金只有其1/4。从寿命上看,PCD数控折弯机模具一般能提高20倍。从加工出的表面质量看,PCD的效果比硬质合金要好30%~40%。

  对现代制造方式的探讨

  何谓现代制造?首先是硬件方面的现代,这包括先进的机床、数控加工系统、先进数控折弯机模具的使用;在软件方面,一是冷却及润滑技 术及条件的改进,二是切削参数的优化(即加工技术的优化)。我国航空航天业,政府投资购进了大量国际先进设备,但是发现仍然不能实现很好的高效加工。经过 反复实验,发现是软件方面需要做出改进。可见,现代制造不仅仅需要投资大量的先进仪器设备,更应该在知识及先进技术方面更好地进行武装。

  切削参数方面的调整,在不同企业有不同做法,是见仁见智的事情,这里就不再赘述。从数控折弯机模具本身来说,最重要的,是提高数控 折弯机模具的使用寿命。如上所述,数控折弯机模具使用寿命与冷却润滑的条件与方式息息相关。高速切削同时促进了绿色的冷却/润滑技术。这里介绍一项关于冷 却润滑的新技术。如果把氮气加上冷的油雾润滑(10°C以下),可提高数控折弯机模具寿命10倍。同时,可提高加工效率,减少污染,提高表面加工质量。特 别适合难加工材料,如钛合金的加工。加工时产生的偏差,直接影响工件的切削加工质量。导致加工偏差的因素很多,比如工件内应力的分布、工件的安装与夹紧、 工件结构复杂程度、数控折弯机模具变形程度、机床的精度、刚度与热特性、工件受力变形、工件热变形等。

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