高速切削技術在模具加工中的應用

彭森榮

摘要：高速切削技術是一種先進的制造技術，目前已在航空、汽車、模具工業(yè)等多個領域中被廣泛應用。在模具加工中，高速切削具有較高的應用價值。因此，高速切削技術的研究成為先進制造技術的研究焦點。本文基于高速切削技術的應用前景，闡述了在模具加工中的應用策略，以供參考。

關鍵詞：高速切削技術;模具加工;應用策略

引言

高速切削技術憑借其效率、精度以及表面質量高等特點，成為了近年來被廣泛應用的先進加工技術。高速切削技術中的“高速”是一個相對概念，不同加工方法與加工材料，加工時所用的切削速度也是不同的，不可簡單用某一具體切削速度來定義。但是，從實際應用情況來分析，高速切削中的“高速”，既是一個技術指標，也是一個經濟指標，能在一定程度上提升加工產品的經濟效益。在模具領域中，高速切削通常應用典型的高轉速、多速進給、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、高速切削技術在模具加工中的應用優(yōu)勢

（一）因為切削速度的提升，單位時間例材料切除率提高了，加工時間縮短了，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，有助于預防加工零件因過熱而變形。

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

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

二、在模具加工中高速切削技術對機床的要求

（一）良好的工藝適應性

所選擇的機床功能一定要完全符合需要加工的模具的實際形狀以及模具的尺寸精度以及生產過程中的一些具體要求。

（二）大功率和高主軸轉速

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

（三）高精度控制系統(tǒng)

在進行加工模具型腔的過程中，一般情況下都是選用懸伸量相比較大的立銑刀（小直徑），因為模具所選材料的硬度和強度都相當地高，所以在整個加工的過程就會容易出現(xiàn)顫振。所以，一定要選用剛性好、精度高的高速電主軸。另外，機床還需要滿足一定高度的動、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對刀具的要求

（一）對刀體要求

高速切削加工時，會應用到大量的鍍層與壓層刀具技術，因此，鑲嵌式刀具的應用非常廣泛，這就要求刀片有足夠的連接強度，以防在離心作用下與刀體分離。在10000r/min的轉速下，僅憑一個夾緊螺釘壓緊刀片的不夠的，應將刀片嵌入刀體內，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、傳遞轉矩大、結構對稱性佳、外形尺寸小。

（二）對刀具材料的要求

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

四、在模具加工中高速切削技術對對加工工藝的要求

（一）粗加工

粗加工對尺寸精度與表面粗糙度的要求較低，只需確保機床的穩(wěn)定性即可，以防產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產生較大變形，可選擇在尖角處增設圓角，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，在當前的很多CAD/CAM系統(tǒng)中，這一操作均可在粗加工階段實現(xiàn)。

（三）精加工

精加工主要是將零件根據圖紙設計的大小、尺寸進行加工，以確保零件的表面粗糙程度與大小精度均能夠符合設計要求。精加工對刀路軌跡的要求非常高，不可向粗加工、半精加工那樣簡單處理，必須嚴格根據零件的外形走刀。根據精加工的工藝要求，可在CAD/CAM系統(tǒng)選項設置中提升主軸轉速與進給速度，減少背吃刀量，切削應從外到內，先進行階梯面切削再進行平面切削。例如，在CimatronE系統(tǒng)中，可如此設置一個通用零件的精加工流程，先用體積銑開粗，然后對外側壁、頂面、內側壁、凹腔底面進行切削處理。

五、高速切削技術在模具加工中的應用

（一）高硬度模具加工中的應用

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

（二）對破損模具加工的應用

一些大型或較昂貴模具，通過電刷鍍等修復技術修復后，高速切削加工技術可保證其修復表面達到原來指標，可達到延長模具使用壽命、降低成本、提高經濟效益的目的。

（三）在塑料、合金等模具加工中的應用

在模具制造業(yè)中，高速切削加工技術的高速度、高質量、高經濟的特點讓它備受歡迎。我國現(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，在塑料模具制造中，有一個合適的模型最關鍵，不僅可以節(jié)省時間還可以實現(xiàn)大批量生產，切削技術輔以CAD技術，在保證質量的同時簡化模具生產的過程和時間，對于一些塑料廠來說最合適不過了。再者在做合金性質的模具時，由于其生產很容易受到溫度的影響，而讓模型變形，高速切削技術輕而易舉地把這些小問題解決了。

結束語

綜上所述，高速切削加工技術已經在模具加工中逐漸得到了應用，其生產效率高、加工精度高、表面質量好的優(yōu)點在模具加工中得到了充分體現(xiàn)。相信在不久的將來，高速切削加工技術必將成為模具加工中的主流技術。

參考文獻

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