高速切削技術在模具加工中的應用

熊義

（廣東省工商高級技工學校，廣東 樂昌 512200）

新時期背景下，高速切削加工技術這一現代化的制造技術，不同于傳統的加工技術。其中，高速切削加工的主軸轉動速度很快，而且切削進給的速度較高，實際的切削量不大。高速切削技術正是憑借其效率、精度與表面質量較高的優勢，被應用在航空航天與汽車工業等領域，尤其是模具制造行業，創造了理想的技術效益與經濟效益。由此可見，深入研究并分析高速切削技術在模具加工中的應用具有一定的現實意義。

1 高速切削技術概述

高速切削理論在上世紀30年代被首次提出，與常規高數被切削速度相比，在零件切削加工方面，逐漸發展成了現代化制造技術。現階段，高速切削技術指的并不僅僅只是高切削速度對于零件的切削加工，而是需要綜合考慮不同類型加工材料，選擇相應的刀具材料與切削的速度，借助數控設備以較高的速度與效率完成零件加工的過程。

2 高速切削技術在模具加工中的具體應用

對于制造行業而言，模具制造發揮著根本性的作用，也是大規模生產的根本所在。在模具加工的過程中，對零件質量以及表面的粗糙程度都具有較高要求，在高速切削技術成功研發并應用以后，將其引入到模具制造行業當中，使得模具制造的時間不斷縮短，模具制造生產周期也明顯減少。

需要注意的是，高速切削并非僅局限在主軸旋轉速度超過普通加工主軸轉動速度方面，也并非是僅具備高速加工中心就被稱之為高速切削。從本質上來講，高速切削技術屬于系統化加工工藝，其主要手段就是高速切削，而目標則是借助高速切削加工技術，不斷優化加工的效率，對工件表面粗糙程度進行改進，適當地節省生產的成本，獲得理想的生產效益。

2.1 機床技術方面

在加工過程中，將高速切削技術應用于其中，與普通切削加工技術相比，其在機床主軸以及機床、其他輔助部件等方面的要求都相對特殊。

主軸方面。由于高速切削轉動的速度相對較快，所以對于強度與精準度的要求也很高，必須要與高速轉動加工產生沖擊保持一致。

機床方面。正是高速切削轉動速度較快，所以，高速切削機床本身的強度與精準度也要對高速加工的要求相契合，也就是說，剛度性能理想且進給平穩，具有較為靈敏的響應能力。

其他輔助系統方面。特別是冷卻系統，要與高速切削過程中形成的切削液冷卻要求吻合，而換刀系統也一定要自動且快速地運行，保證定位的精準度得以提高。

2.2 刀具材料方面

長期以，在傳統加工過程中，切削的速度會嚴重磨損刀具，而且切削的速度越快，刀具實際的磨損程度就會越明顯。在這種情況下，應用高速切削技術的過程中，刀具磨損就逐漸發展成高速切削亟待解決的問題。根據實際研究結果可以發現，在切削的線速度達到某一臨界數值亦或是更高的情況下，切削的溫度與力度都會隨之下降，并且在切削速度提高的基礎上驟然提高。但需要注意的是，材料不同，其自身的臨界數值也存在差異。為此，不同刀具材料，其高速切削的范圍也有明顯的區別。

2.3 軟件方面

因為高速切削和一般性的數控加工工藝要求存在差異，但卻也與數控加工存在相似之處，即要有自動編程軟件作為重要支撐。現階段，高速切削技術被廣泛應用在模具加工中，因此在設計與編程環節，應借助軟件完成加工任務。

2.4 加工工藝方面

高速切削加工技術在加工工藝方面，主要包括了粗加工、半精加工與精加工三種不同的類型。

首先，粗加工。選擇使用粗加工的工藝，主要的目標就是將加工余量去除，所以對于尺寸的精準程度與表面粗糙程度并未提出較高的要求。然而，因為提出了材料高效去除的要求，因而粗加工的特征就是盡快實現大削量的目標。在整個過程中，只要確保機床穩定運行，不出現切削力方向與大小的突然變化，規避沖擊程度過大的情況即可。而在工藝方面，則應確保零件粗加工的軌跡不出現明顯的形狀變化。與此同時，能夠選擇在形狀突變的位置或者是尖角的位置增加設置圓角過渡，這樣一來，就能夠在精加工的過程中，借助殘余量加工亦或是交線清角等多種精加工模式完成處理的任務。另外，對于下刀與刀間行距的過渡，要想規避沖擊問題的發生，應選擇使用斜向下刀亦或是圓弧下刀的方式。需要注意的是，刀的行間距在粗加工過程中，應處于50%～70%D之間，D代表的是刀具的直徑。在實際操作的時候，要盡可能選用分層切削的方法，確保平穩地切削，而且背吃刀量不允許大于刀具直徑，以免出現硼刀的情況。

其次，半精加工。貫徹落實半精加工的主要目的就是要為精加工奠定堅實的基礎，所以，應盡可能地處理粗加工以后的零件表面，以保證其在接受加工處理以后表面是平滑的，去除之前加工多余的材料，使得精加工加工余量更加均勻。

最后，精加工。在精加工操作的過程中，零件需要根據圖紙的尺寸要求進行加工與處理，只有這樣，才能夠確保零件表面的粗糙程度以及尺寸精準度滿足設計的要求。但值得注意的是，精加工刀路軌跡不應當與粗加工平滑過渡相似，而是要綜合考慮精加工基本特點，適當地增加主軸轉動速度，而且背吃刀量也應當適當地降低，增加進給的速度。對于加工的速度而言，不僅可以采用由外到內的順序，也可以優先處理階梯面而后處理平面。以為例，即可設置普通零件精加工的程序，使用體積銑開粗處理，隨后開展外側壁、內側壁與頂面的加工處理。

3 結語

綜上所述，高速切削加工技術被廣泛應用在模具加工過程中，且實際的生產效率、表面質量以及加工精準度都相對較高，所以在模具加工中的應用優勢十分突出。需要注意的是，高速切削加工技術在設備與技術方面提出了較高的要求，在發展的過程中，配套技術也趨于完善和成熟。總的來講，高速切削加工技術在未來發展的過程中，也將逐漸成為模具加工中的關鍵技術，應給予必要的關注與重視。