對高速加工技術及其應用于現(xiàn)代模具制造的探究

王建宏

摘要 本文對于高速切削的定義、機理以及有點進行了簡要闡述，并對高速切削模具的機床、刀具技術以及工藝技術進行了研究。

關鍵詞 高速加工技術；現(xiàn)代模具制造；高速切削

模具廣泛應用于我國的各個領域，是一種非常重要的工藝裝備。高速加工作為近些年來迅速發(fā)展的一種加工技術，因其高效性以及具有較高的加工精度，已被廣泛應用于現(xiàn)代模具的生產(chǎn)制造過程當中，并有著逐漸替代過去的電火花精加工的趨勢。

1. 高速切削的定義及機理

高速切削不是指某一個確定的切削速度值，它是一個相對概念，其切削速度會隨著加工方法及加工條件等的變化而改變。一般情況下。高速切削的速度是同等條件下普通切削的5~10倍，進給速度大約在2~25米每分以上。應該注意的是，高速不是技術指標而是經(jīng)濟指標。換句話說，只有可以得到比較大的經(jīng)濟效益的高速切削才是有意義的。

高速切削的機理為：因為切削速度較高，從而產(chǎn)生了高應變率，切削產(chǎn)生的切削熱使得溫度上升，材料軟化，導致切削力減小、剪切角減小，從而達到高速薄切削的效果。

2. 高速切削的優(yōu)點

2.1切削效率高

高速切屑加工具有較高的主軸轉(zhuǎn)速，進給速度快，因此雖然其切削深度較小，但在單位時間內(nèi)金屬的切除量卻增加了，從而使得加工效率得到提高。另外，高速切削具有較高的加工精度，因而加工得到的工件具有較高的表面質(zhì)量，可以節(jié)省加工工序，提高加工效率。

2.2加工質(zhì)量高

因為高速切削中的橫向切削力比較小，因而可以加工一些常規(guī)加工中無法加工的薄壁零件等復雜工件。在高速加工中，絕大部分的熱量都被切削帶走，從而使得工件的溫升以及熱變形都很小，使加工精度得到提高。

2.3經(jīng)濟性較好

高速切削使得工件的加工效率得到了提高，并且還可以實現(xiàn)將零件的各加工工序在一次裝夾中就能夠?qū)崿F(xiàn)，能夠加工剛性比較差的工件，刀具的耐用度以及機床的使用率高，從而降低成本，使得高速加工具有良好的經(jīng)濟性。

3. 基于高速切削的模具制造系統(tǒng)

模具的生產(chǎn)在制造業(yè)中具有十分重要的地位。隨著技術的發(fā)展進步，高速加工因其效率高、精度高以及經(jīng)濟性好等優(yōu)點逐漸被用于現(xiàn)代的模具制造業(yè)中。在這種情況下。就產(chǎn)生了基于高速切削的模具制造系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有模具有很強的再現(xiàn)能力，易控制；并行方式的使用減少了重復勞動，縮短了加工周期；減少返修次數(shù)，從而降低成本等優(yōu)點?；诟咚偾邢鞯哪＞咧圃煜到y(tǒng)涉及到了現(xiàn)代設計技術、先進制造工藝技術、綜合自動化技術、現(xiàn)代系統(tǒng)管理技術等幾大技術。

4. 加工模具的高速切削機床

在高速切削加工中，要求機床的主軸要有較高的轉(zhuǎn)速，這樣才能避免刀具與工件的干涉，從而提高切削質(zhì)量。因模具的各工序要在一次裝夾中完成，故而要求主軸有較大的功率。模具的制作材料有著較高的強度以及硬度，因而要求機床要有很好的剛度。為了提高工作效率，機床一般都需要具有較高的主軸轉(zhuǎn)動以及工作臺運動加速度。此外，良好的高速控制系統(tǒng)是高速切削機床必不可少的組成部分。

在高速切削機床的選用過程中，應該遵循以下幾個原則：一是工藝適應性原則，主要包括被加工零件的形狀尺寸適應性、加工精度適應性以及生產(chǎn)節(jié)拍適應性等；二是性能價格比原則，在機床的選擇中，應該根據(jù)模具加工的特點來選擇使用的機型，并不是機床價格越便宜越好，應該注重機床的性價比；三是風險規(guī)避原則，在購買機床之前一定要進行市場調(diào)研，從而降低風險，要選擇信譽良好的品牌，選擇多個品牌對機床的各項性能進行比較，貨比三家，若需要招標，則應該注意對技術指標的確定應公正、合理、先進。

5. 高速切削模具的刀具技術

在高速切削加工中，刀具是能否實現(xiàn)高速加工的重要因素。刀具的性能對于高速切削起著至關重要的作用。因切削速度較高，因此刀具材料需要有較好的耐高溫以及耐磨損性能。目前，常見的高速切削刀具材料主要有硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石以及立方氮化硼等。在選擇刀具材料是，應充分考慮到刀具材料跟工件材料的適配性問題，選擇適合的刀具材料。

若主軸轉(zhuǎn)速大于12000轉(zhuǎn)每分，則需要注意刀具的動平衡問題。若刀具沒能達到動平衡，在加工過程中會出現(xiàn)刀具軸線偏擺現(xiàn)象，從而降低工件的加工精度，減少刀具壽命。在進行高速切削刀具的選購時，刀具必須達到規(guī)定的動平衡標準，在刀具系統(tǒng)安裝完畢后，還應該整體調(diào)整，保證其能達到動平衡標準。

6. 高速切削模具的工藝技術

6.1切削方式的選擇

在高速切削模具的加工過程當中，應盡量選擇順銑的切削方式。這是因為在加工時，逆銑比順銑產(chǎn)生的熱量要多得多，徑向作用力大很多，并且逆銑時刀具的刀刃所受拉應力與順銑時的壓應力相比，受力狀態(tài)比較差，從而減少了刀具的使用壽命。

6.2加工階段及策略

高速切削的加工階段包括粗加工階段、半精加工階段以及精加工階段。在模具的粗加工階段應該采用高切削速度、高進給率以及小切削量的方式，同時還可以采用偏置加工、賽車線加工以及擺線粗加工的策略來優(yōu)化刀具的軌跡。半精加工階段需要對最大剩余加工量、最大允許加工余量和半精加工過程中刀心的軌跡進行計算，以保證該階段后的工件表面剩余加工余量均勻。精加工階段主要采取三維偏置、最佳等高精加工等工藝策略。

7. 結(jié)束語

高速加工技術在現(xiàn)代模具制造中的應用越來越廣泛。我國在這一領域應經(jīng)取得了一定的研究成果，但這些還遠遠不足以滿足我國模具市場的需求。因此，對于高速加工技術在現(xiàn)代模具制造中的應用加以研究，具有很重要的現(xiàn)實意義。

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