高速切削在模具數(shù)控加工中的技術(shù)應(yīng)用分析

王東杰

(奉化區(qū)工貿(mào)旅游學(xué)校，浙江 寧波 315500)

一、高速切削技術(shù)的理論概述

高速切削主要是利用硬質(zhì)材料（刀、磨具）等，在確保加工質(zhì)量與精度的同時，快速完成材料的切除工作，其核心理念就是高速，但是在多樣化的加工工件中，為了有效提高加工速度，所采用的加工方法具有多樣性，所以當(dāng)前對高速切削的定義有很多，其所使用的范圍以及工程也不同?，F(xiàn)階段在定義高速切削時，在速度方面，將其規(guī)定為高速切削主要是指速度為常規(guī)切削的5-10 倍，在加工階段，切削線速度范圍在500、7000m，而在主軸速度方面，認(rèn)為每分鐘的轉(zhuǎn)速在8000 轉(zhuǎn)以上則被視為高速加工，在設(shè)備使用方面，將具有強(qiáng)度高、韌性高、耐磨性好的刀具視為高速切削。

一般而言，高速切削具有以下優(yōu)勢，一是可以節(jié)省約30%的時間，相較于傳統(tǒng)切削，高速切削的進(jìn)給速度是其5-10 倍，且切削的過程中施力較小，應(yīng)用于模具數(shù)控加工中，可以將機(jī)動時間、輔助時間降到最低。二是高速切削技術(shù)可以避免工件變形，這是由于在工件生產(chǎn)的過程中，切削熱沒有時間向工件中傳遞，出現(xiàn)熱變形的情況。三是高速切削可以減少加工中所需的能源消耗以及資源，這是由于在單位功率內(nèi)，金屬切除率可以達(dá)到最高，這就導(dǎo)致能源與設(shè)備的利用率顯著提高，減少總資源的消耗量。四是高速切削具有較高的材料去除率，由于切削速度快，所以在單位時間內(nèi)，且材料切除率是原來的三倍以上，在汽車行業(yè)、模具制造行業(yè)中尤為適用，在一次裝夾流程中完成的加工工序有很多，如粗加工、半精加工、精加工，即使型面較為復(fù)雜，在加工的過程中也可以滿足零件表面所需的質(zhì)量，將手工修理、電加工等工序降到最低。四是高速切削在模具數(shù)控加工的過程中具有較高的精度，可以有效改變傳統(tǒng)原有頻率的工藝系統(tǒng)，確保模具可以平穩(wěn)加工，并且由于工件的熱變形較少，所以可以有效確保加工表面的精度與質(zhì)量[2]。

雖然高速切削具有較高的應(yīng)用優(yōu)勢，但是其也存在一定的弊端，首先高速切削的設(shè)計具有較高制造成本，需要進(jìn)行高額的投資，一些中小企業(yè)不具有充足的資金引進(jìn)該技術(shù)。其次，高速切削由于轉(zhuǎn)速較高，所以在工作的過程中，需要做好安全防護(hù)措施，在高速運轉(zhuǎn)小，即使是小切削也會具有較大的沖擊力，一旦飛到人體上，就會威脅人們的生命安全。再次，高速切削的刀具極易磨損，刀具使用時間較短，其后續(xù)維護(hù)維修成本較高。最后，高速切削中缺乏編程以及操作技術(shù)人才，需要在培訓(xùn)結(jié)束后進(jìn)行上崗工作。

二、高速切削在模具數(shù)控加工中的技術(shù)應(yīng)用要求

（一）模具機(jī)床要求

相較于傳統(tǒng)切削的模具數(shù)控加工方法，高速切削對機(jī)床具有較高的要求，據(jù)調(diào)查，模具數(shù)控機(jī)床中超過80%的資金都用于購買模具機(jī)床，一般而言，高速切削對模具機(jī)床的要求體現(xiàn)如下。首先，在主軸方面要求機(jī)床具有較高的轉(zhuǎn)速，主軸轉(zhuǎn)速直接決定高速切削是否可以正常運轉(zhuǎn)，確保刀具在切削過程中，不會與加工工件產(chǎn)生摩擦，進(jìn)一步提高切削的性能。其次，對機(jī)床剛度具有一定要求，模具材料制作環(huán)節(jié)的強(qiáng)度、硬度高，而高速切削中刀具直徑有限，具有較長的伸長性能，所以在工作的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)震顫的情況，這時為了確保模具的精度，應(yīng)確保機(jī)床剛度極好。最后，機(jī)床中的高速控制系統(tǒng)應(yīng)具有良好的性能，不斷優(yōu)化具體算法、前饋控制程序，確保高速切削加工的應(yīng)用效率[2]。

（二）切削工具要求

高速切削技術(shù)中切削工具應(yīng)具有耐久性、安全性，依據(jù)加工對象來進(jìn)行刀具材料、刀具刀尖形狀、刀具刀尖的結(jié)構(gòu)予以選擇，并且要對刀具強(qiáng)度、刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，當(dāng)前在可以將細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、硬質(zhì)合金土層、金屬陶瓷、聚晶金剛石、立方氧化硼作為主要的刀具材料，確保其具有一定的抗磨損性能，延長刀具的使用時間，確保切削安全。

（三）掌握切削數(shù)控編程策略

在數(shù)控編程中需要注意的內(nèi)容有很多，一是要將斜式、圓弧形的下刀應(yīng)用在模具加工、模具過度環(huán)節(jié)，避免與工件材料直接接觸，尤其是在端點處，要以圓弧形式完成連接，禁止采用直線連接的方式，確保切削層之間可以順利過渡。二是在設(shè)置切削參數(shù)時，要確保其平穩(wěn)性，控制切削厚度、進(jìn)給量。三是要利用數(shù)控編程分析模具刀具的可靠性，考慮刀具的使用條件以及切削能力，并且需要開展模塊化設(shè)計，數(shù)控系統(tǒng)的性能優(yōu)越，作為一種編程語言，可以通過單元組合控制模塊，這時就需要利用獨立模塊的功能，考慮數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)性能，并利用數(shù)學(xué)計算公式，將現(xiàn)存的模塊化問題解決。

結(jié)束語：綜上所述，高速切削在模具數(shù)控加工中的應(yīng)用價值顯著，因此相關(guān)部門需要掌握高速切削技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，并從模具機(jī)床、切削工具、掌握切削數(shù)控編程策略等方面滿足其模具數(shù)控加工中的應(yīng)用，為模具加工企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。