高速切削技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用

彭森榮

摘要：高速切削技術(shù)是一種先進(jìn)的制造技術(shù)，目前已在航空、汽車、模具工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。在模具加工中，高速切削具有較高的應(yīng)用價(jià)值。因此，高速切削技術(shù)的研究成為先進(jìn)制造技術(shù)的研究焦點(diǎn)。本文基于高速切削技術(shù)的應(yīng)用前景，闡述了在模具加工中的應(yīng)用策略，以供參考。

關(guān)鍵詞：高速切削技術(shù);模具加工;應(yīng)用策略

引言

高速切削技術(shù)憑借其效率、精度以及表面質(zhì)量高等特點(diǎn)，成為了近年來(lái)被廣泛應(yīng)用的先進(jìn)加工技術(shù)。高速切削技術(shù)中的“高速”是一個(gè)相對(duì)概念，不同加工方法與加工材料，加工時(shí)所用的切削速度也是不同的，不可簡(jiǎn)單用某一具體切削速度來(lái)定義。但是，從實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)分析，高速切削中的“高速”，既是一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，也是一個(gè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，能在一定程度上提升加工產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益。在模具領(lǐng)域中，高速切削通常應(yīng)用典型的高轉(zhuǎn)速、多速進(jìn)給、低切深的加工模式，尤其在淬火鋼件的加工上，其效果更為顯著。

一、高速切削技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）因?yàn)榍邢魉俣鹊奶嵘瑔挝粫r(shí)間例材料切除率提高了，加工時(shí)間縮短了，加工效率獲得了較大提升，加工成本也隨之減少。

（二）隨著切削速度的提升，切削力有所減弱，可用于切削剛性較差的薄壁零件。

（三）切削加工過(guò)程中，切屑快速排出并帶走熱量，切削速度越快，所帶走的熱量就越多，有效降低了傳給工件的熱量，有助于預(yù)防加工零件因過(guò)熱而變形。

（四）從動(dòng)力學(xué)角度分析，切削速度的提升，切削系統(tǒng)的工作頻率大于機(jī)床低階固有頻率，大大降低了加工表面的粗糙度。

（五）高速切削技術(shù)可用于加工淬火鋼件，能夠減少放電加工與磨削加工，進(jìn)而滿足加工質(zhì)量的要求。

二、在模具加工中高速切削技術(shù)對(duì)機(jī)床的要求

（一）良好的工藝適應(yīng)性

所選擇的機(jī)床功能一定要完全符合需要加工的模具的實(shí)際形狀以及模具的尺寸精度以及生產(chǎn)過(guò)程中的一些具體要求。

（二）大功率和高主軸轉(zhuǎn)速

在涉及到模具型的腔曲面進(jìn)行的高速加工過(guò)程中，選用刀具的直徑相比都很小，而且機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速要求又是很高（通常都是80，000r/min～20，000r/min之間）;為了實(shí)現(xiàn)一次裝夾就能順利實(shí)現(xiàn)模具的精加工和粗加工，所以對(duì)主軸的功率要求都是很大。

（三）高精度控制系統(tǒng)

在進(jìn)行加工模具型腔的過(guò)程中，一般情況下都是選用懸伸量相比較大的立銑刀（小直徑），因?yàn)槟＞咚x材料的硬度和強(qiáng)度都相當(dāng)?shù)馗?，所以在整個(gè)加工的過(guò)程就會(huì)容易出現(xiàn)顫振。所以，一定要選用剛性好、精度高的高速電主軸。另外，機(jī)床還需要滿足一定高度的動(dòng)、靜剛度，這樣就可以穩(wěn)定地提高具體的跟蹤精度、定位精度和抗振能力。要選用能夠和高速機(jī)床相配套的CAD/CAM軟件，尤其是在用于高速切削模具的具體軟件。

三、在模具加工中高速切削技術(shù)對(duì)刀具的要求

（一）對(duì)刀體要求

高速切削加工時(shí)，會(huì)應(yīng)用到大量的鍍層與壓層刀具技術(shù)，因此，鑲嵌式刀具的應(yīng)用非常廣泛，這就要求刀片有足夠的連接強(qiáng)度，以防在離心作用下與刀體分離。在10000r/min的轉(zhuǎn)速下，僅憑一個(gè)夾緊螺釘壓緊刀片的不夠的，應(yīng)將刀片嵌入刀體內(nèi)，再用螺釘將刀片固牢于刀體上。刀具與刀柄的連接要求夾緊精度高、傳遞轉(zhuǎn)矩大、結(jié)構(gòu)對(duì)稱性佳、外形尺寸小。

（二）對(duì)刀具材料的要求

在高速切削加工時(shí)，要求刀具材料具有較強(qiáng)的承受力，能夠抗高壓、高溫、耐磨，因此，刀具材料的選擇應(yīng)該充分考慮其性能，包括硬度與耐磨性、強(qiáng)度與韌性、較強(qiáng)的耐熱性，以抗高溫、抗氧化，工藝性能與經(jīng)濟(jì)性等。

四、在模具加工中高速切削技術(shù)對(duì)對(duì)加工工藝的要求

（一）粗加工

粗加工對(duì)尺寸精度與表面粗糙度的要求較低，只需確保機(jī)床的穩(wěn)定性即可，以防產(chǎn)生太大的切削力與沖擊力而損壞刀具。因此，在工藝上要確保粗加工軌跡不會(huì)產(chǎn)生較大變形，可選擇在尖角處增設(shè)圓角，或選擇斜向下刀或圓弧下刀的方式。刀行間距最好為刀具直徑的50%～70%，同時(shí)盡可能用分層切削。

（二）半精加工

半精加工一般是處理粗加工的零件表面，去除其多余量，以使其更平整、勻稱，在當(dāng)前的很多CAD/CAM系統(tǒng)中，這一操作均可在粗加工階段實(shí)現(xiàn)。

（三）精加工

精加工主要是將零件根據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的大小、尺寸進(jìn)行加工，以確保零件的表面粗糙程度與大小精度均能夠符合設(shè)計(jì)要求。精加工對(duì)刀路軌跡的要求非常高，不可向粗加工、半精加工那樣簡(jiǎn)單處理，必須嚴(yán)格根據(jù)零件的外形走刀。根據(jù)精加工的工藝要求，可在CAD/CAM系統(tǒng)選項(xiàng)設(shè)置中提升主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，減少背吃刀量，切削應(yīng)從外到內(nèi)，先進(jìn)行階梯面切削再進(jìn)行平面切削。例如，在CimatronE系統(tǒng)中，可如此設(shè)置一個(gè)通用零件的精加工流程，先用體積銑開粗，然后對(duì)外側(cè)壁、頂面、內(nèi)側(cè)壁、凹腔底面進(jìn)行切削處理。

五、高速切削技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用

（一）高硬度模具加工中的應(yīng)用

有些模具形狀不規(guī)則，可能有棱有角的，傳統(tǒng)的模具加工技術(shù)對(duì)于這些有棱角的模具生產(chǎn)起來(lái)就有一定的困難，既不能保證質(zhì)量也不能保證實(shí)用性，但是高速切削加工技術(shù)的運(yùn)用，有效解決了這一矛盾，對(duì)于一些難度大、硬度高、不規(guī)則的模具可以做到一次過(guò)，并且精準(zhǔn)度和質(zhì)量都有很大提高。

（二）對(duì)破損模具加工的應(yīng)用

一些大型或較昂貴模具，通過(guò)電刷鍍等修復(fù)技術(shù)修復(fù)后，高速切削加工技術(shù)可保證其修復(fù)表面達(dá)到原來(lái)指標(biāo)，可達(dá)到延長(zhǎng)模具使用壽命、降低成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。

（三）在塑料、合金等模具加工中的應(yīng)用

在模具制造業(yè)中，高速切削加工技術(shù)的高速度、高質(zhì)量、高經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)讓它備受歡迎。我國(guó)現(xiàn)有的制造業(yè)中尤以塑料業(yè)和鋁合金制造業(yè)發(fā)展前景不錯(cuò)，在塑料模具制造中，有一個(gè)合適的模型最關(guān)鍵，不僅可以節(jié)省時(shí)間還可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，切削技術(shù)輔以CAD技術(shù)，在保證質(zhì)量的同時(shí)簡(jiǎn)化模具生產(chǎn)的過(guò)程和時(shí)間，對(duì)于一些塑料廠來(lái)說(shuō)最合適不過(guò)了。再者在做合金性質(zhì)的模具時(shí)，由于其生產(chǎn)很容易受到溫度的影響，而讓模型變形，高速切削技術(shù)輕而易舉地把這些小問(wèn)題解決了。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，高速切削加工技術(shù)已經(jīng)在模具加工中逐漸得到了應(yīng)用，其生產(chǎn)效率高、加工精度高、表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)在模具加工中得到了充分體現(xiàn)。相信在不久的將來(lái)，高速切削加工技術(shù)必將成為模具加工中的主流技術(shù)。

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