數控折彎機模具材料的選擇是切削加工成功的基礎。與硬質合金相比,PCD數控折彎機模具速度可達4000m/min,而硬質合金只有其1/4。從壽命上看,PCD數控折彎機模具一般能提高20倍。從加工出的表面質量看,PCD的效果比硬質合金要好30%~40%。此外,CBN(立化氮化硼)超硬材料數控折彎機模具和表面涂層數控折彎機模具的發展對推動切削加工技術的進步也功不可沒。
一百多年來,數控折彎機模具的切削速度不斷提高,帶來了加工效率的變化,進一步帶來了加工范圍的拓展。切削加工發展的最大標志,就是高速切削加工(high speed cutting,簡稱HSC)的發展。
一個高速切削加工系統所涉及的方面很多。僅從加工過程上看,傳統的切削加工,一個被加工工件(如模具),需要經過毛坯退火—粗加工—精加工—淬火—EDM準備—電火花加工—特別的精加工—人工拋光等程序。而高速加工僅需要毛坯淬火—粗加工—半精加工—精加工以及超精加工等環節,從步驟上來說就減少了三個,加工時間比傳統加工方法縮短30%~50%左右;在加工小尺寸部件時,這種優勢尤其明顯。更有甚者,過去某些企業制作復雜的模具,基本上都需要3、4個月才能交付使用,采用高速切削加工后,只需要半個月便可完成。
一個高速切削加工系統,由數控折彎機模具和技術兩部分組成。與數控折彎機模具相關的因素有數控折彎機模具材料的選擇、數控折彎機模具系統的組成結構、數控折彎機模具需加工的邊緣形狀。而與技術密切相關的是CAD/CAM系統的選擇、數控折彎機模具加工路徑的規劃、切削參數的設置以及冷卻與潤滑環節。
自高速切削普及以來,從1950年至2000年的半個世紀內,加工效率提高了4~5倍。當然,需要提到的是,高速切削一般是由其加工物件來定義其“高速”的范圍。
數控折彎機模具在全部加工成本中所占比重并不大。我們以汽車業某制造過程為例來分析:機床等設備投資占總成本35%,設備工作時的能耗占7%,企業的正常運營成本占27%,冷卻及潤滑成本占17%,直接人工占9%,數控折彎機模具占4%。無獨有偶,機床加工鋁合金工件的批量生產成本中,冷卻及潤滑占16%,數控折彎機模具4%,其他加工成本占80%?梢钥闯觯瑪悼卣蹚潤C模具在整個成本中,僅占了極小的一部分。但是,不可忽視的是,這4%成本的數控折彎機模具,卻可能影響到10%~15%的整體加工效率。
對數控折彎機模具來說,最關鍵的因素有三個:成本、壽命、效率。有實驗表明,若數控折彎機模具成本降低30%,整體成本大約降低1%;若提高50%的數控折彎機模具壽命,整體成本大約降低1%;但是,若盡可能的優化切削參數,提高20%的數控折彎機模具加工效率,那么,每一個工件整體成本能降低15%以上。
當然,要全面提高機床的生產效率,不僅應通過高速切削減少工件的切削加工時間,還需大力壓縮加工輔助時間(含機床調整、程序運行檢查、空行程、起制動空運轉、工件上下料和裝夾、換刀等時間)、待機時間和故障停機時間,因為在多品種小批量生產條件下,模塑自結皮海綿機床的有效切削時間一般只占其全部工時的25%~35%?梢,除高速切削外,如何更加有效的加工,是制造業面臨的重要課題之一。