模具加工中高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用

摘要：高速切削加工技術(shù)作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，在模具加工領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為現(xiàn)代模具制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響。因此，本文就高速切削加工技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用條件進(jìn)行分析闡述，以期提高我國(guó)的高速切削加工水平。

關(guān)鍵詞：模具加工;高速切削加工技術(shù);應(yīng)用策略

引言

模具作為重要的工藝裝備，在現(xiàn)代工業(yè)中占有舉足輕重的地位。用模具生產(chǎn)的產(chǎn)品具有高精度、高復(fù)雜程度、高一致性、高生產(chǎn)率的特點(diǎn)，模具一般是由淬火工具鋼或硬質(zhì)合金制成;制造周期短。常規(guī)的模具加工方法是普通切削加工和電火花加工，一般需要手工打磨、拋光，這樣造成加工效率低，加工精度不穩(wěn)定。而采用高速切削技術(shù)加工模具，可以明顯提高生產(chǎn)效率、提高加工精度、增加模具使用壽命，已經(jīng)成為現(xiàn)代模具制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

一、高速切削加工技術(shù)的概念

高速切削加工作為模具制造中最為重要的一項(xiàng)先進(jìn)制造技術(shù)，是集高效、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進(jìn)制造技術(shù)。在常規(guī)切削加工中備受困擾的一系列問(wèn)題，通過(guò)高速切削加工的應(yīng)用得到了解決。其切削速度、進(jìn)給速度相對(duì)于傳統(tǒng)的切削加工，有了跨越性的提高，其切削機(jī)理也發(fā)生了根本的變化。

二、高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（一）生產(chǎn)效率高

高速切削技術(shù)本身自帶高速度這一無(wú)法抹掉的特點(diǎn)，也是由于這一特點(diǎn)，讓它保障了生產(chǎn)上的高效率。在該技術(shù)中，其主軸的旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給速度在配件還沒(méi)來(lái)得及做出反應(yīng)的情況下就已經(jīng)完成了加工，減少了資源的浪費(fèi)，讓模具制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了一次過(guò)的夢(mèng)想。

（二）加工質(zhì)量高

高速切削技術(shù)的高效率的特點(diǎn)，讓高速切削技術(shù)在具體應(yīng)用中，還保證了高質(zhì)量的特點(diǎn)。由于它可以實(shí)現(xiàn)一次過(guò)，所以減少了切削技術(shù)在制造復(fù)雜零件或是薄軟零件時(shí)的橫向切削力，可以保障一些精準(zhǔn)部位實(shí)現(xiàn)不變形的效果，很大程度上提升了模具制造業(yè)中零件質(zhì)量和耐磨性。

（三）經(jīng)濟(jì)效益高

在高速切削技術(shù)的具體應(yīng)用中，其所帶有的高速高質(zhì)量的特點(diǎn)還讓其是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)。在加工零部件時(shí)，高速度有效縮短了生產(chǎn)時(shí)間，從而也就是降低了對(duì)生產(chǎn)材料的浪費(fèi);其次制造業(yè)的每一項(xiàng)大型設(shè)備都非常昂貴，高速切削技術(shù)有效地將精加工、干硬切削加工結(jié)合起來(lái)，減少了某些生產(chǎn)設(shè)備的成本;最后就是它的高效率提高了模具的生產(chǎn)速度，所以說(shuō)它具有很高的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）應(yīng)用范圍廣

高速切削技術(shù)固有的優(yōu)越性，讓其在很多領(lǐng)域都可以得到應(yīng)用。比方說(shuō)在鈦合金等一些化學(xué)材質(zhì)工件的加工上，或者是飛機(jī)羽翼等小部件上，都可以運(yùn)用到。

三、模具加工中高速切削加工技術(shù)的應(yīng)用條件

（一）對(duì)刀具的要求

在高速切削加工系統(tǒng)中，刀具是最重要的構(gòu)成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到加工質(zhì)量的好壞。刀具切削性能由刀具材料與結(jié)構(gòu)所決定，切削刀是確保高速切削加工工作順利進(jìn)行的關(guān)鍵。

（二）對(duì)刀體的要求

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。

（三）對(duì)機(jī)床的要求

模具加工機(jī)床在高速切削加工中起到非常重要的作用，相比于普通切削技術(shù)，高速切削對(duì)機(jī)床則提出了更高的要求。首先，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速要高、功率要大。機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速越高，越能預(yù)防刀具在切削小圓角半徑時(shí)與工件產(chǎn)生干擾，一般要求機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為10000r/min～100000r/min;粗、精加工時(shí)，要求機(jī)床主軸的功率要足夠大，一般為20KW～50KW，甚至更大。其次，機(jī)床剛性要好。模具的制作材料通常較硬，高速切削所用的刀具通常直徑較小且伸長(zhǎng)量較大，導(dǎo)致加工時(shí)容易出現(xiàn)顫動(dòng)，因此要求機(jī)床必須有足夠的動(dòng)、靜剛性最后，要有較大的加速度。進(jìn)行高速切削時(shí)，主軸從開啟到運(yùn)行的時(shí)間通?？刂圃?秒以內(nèi)，為了確保小圓角半徑曲面的高速加工，要求工作臺(tái)的進(jìn)給速度應(yīng)提升至2倍以上。

（四）對(duì)CAD/CAM系統(tǒng)的要求

為了確保高度切削加工編程的效率，CAD/CAM系統(tǒng)應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件。首先，高效的電腦配置，CAM處理程序的計(jì)算量非常龐大，要求有足夠容量與強(qiáng)大功能的計(jì)算機(jī)硬件支持其工作。其次，合適的CAM編程軟件，要求CAM軟件要有較高的計(jì)算編程速度，能夠全程自動(dòng)對(duì)過(guò)切處理與自動(dòng)刀柄干涉檢查，且要具備進(jìn)給率優(yōu)化處理功能，符合高速切削的加工策略，

（五）對(duì)加工工藝的要求

加工工藝是成功進(jìn)行高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)之一?；诟咚偾邢鞯哪＞呒庸ひ话惴譃榇旨庸?、半精加工和精加工三個(gè)加工階段。加工階段不同，加工的要求和目的不同，加工的策略也不盡相同。粗加工的主要目的是追求單位時(shí)間的最大材料去除率，為半精加工準(zhǔn)備工件的幾何輪廓，對(duì)表面質(zhì)量和輪廓精度要求不高，重要的是讓機(jī)床平穩(wěn)地工作，避免急劇的切削方向和載荷的改變。高速切削的粗加工采取的工藝方案是：高切削速度、高進(jìn)給率和小切削用量的組合，并盡量采取順銑的加工方式。粗加工中一定要采取螺旋或圓弧切入、切出連接方式，拐角處采用圓弧過(guò)渡，避免突然改變刀具進(jìn)給方向，避免刀具垂直插入工件。半精加工的主要目的是平整粗加工后的表面輪廓，獲得均勻的表面精加工余量，為精加工做準(zhǔn)備。因此，應(yīng)對(duì)粗加工后模具的剩余加工余量分析，并根據(jù)剩余加工余量的大小和分布情況采用合理的半精加工策略，以保證半精加工后模具表面具有均勻的剩余加工余量。精加工的主要目的是達(dá)到工件設(shè)計(jì)要求的加工精度和表面質(zhì)量。精加工時(shí)的刀具軌跡緊貼零件表面，盡可能在一個(gè)工序中進(jìn)行連續(xù)加工，減少刀具切入、切出次數(shù)，刀具軌跡要求平穩(wěn)、圓滑，以保持切削過(guò)程的平穩(wěn)性。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，因?yàn)楦咚偾邢骷夹g(shù)加工精度高、表面質(zhì)量佳、生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)，使其在模具加工中得到了廣泛應(yīng)用，與普通切削加工技術(shù)相比，高速切削加工技術(shù)更能滿足現(xiàn)代化加工技術(shù)的要求，相信隨著對(duì)高速切削技術(shù)的不斷深入研究，高速切削加工的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣，甚至有可能取代電加工，成為提升模具制造/加工質(zhì)量的必然選擇。

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作者簡(jiǎn)介：

曾向彬，男，1985年5月出生，數(shù)控銑高級(jí)技師，機(jī)械制造自動(dòng)化講師，主要研究機(jī)械制造加工方向，在企業(yè)從事多年數(shù)控加工與編程工作，現(xiàn)在東莞市技師學(xué)院從事數(shù)控專業(yè)教學(xué)工作。