隨著對(duì)高速加工技術(shù)研究的不斷深入腥默，尤其在加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)障渡、刀具系統(tǒng)报案、CAD/CAM軟件等相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，高速加工技術(shù)已越來(lái)越多地應(yīng)用于模具型腔的加工與制造中篙袄。

　　在現(xiàn)代模具生產(chǎn)中抚揖，隨著對(duì)塑件的美觀度及功能要求得越來(lái)越高簿翔，塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得越來(lái)越復(fù)雜，模具的外形設(shè)計(jì)也日趨復(fù)雜瓢宝，自由曲面所占比例不斷增加牺会，相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)也設(shè)計(jì)得越來(lái)越復(fù)雜。這些都對(duì)模具加工技術(shù)提出了更高要求语验，不僅應(yīng)保證高的制造精度和表面質(zhì)量道葬，而且要追求加工表面的美觀。

　　數(shù)控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)澜驮，是集高效陷揪、優(yōu)質(zhì)、低耗于一身的先進(jìn)制造技術(shù)杂穷。相對(duì)于傳統(tǒng)的切削加工悍缠，其切削速度、進(jìn)給速度有了很大的提高耐量，而且切削機(jī)理也不相同飞蚓。高速切削使切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍，其單位功率的金屬切除率提高了30%~40%廊蜒，切削力降低了30%趴拧，刀具的切削壽命提高了70%，留于工件的切削熱大幅度降低山叮，低階切削振動(dòng)幾乎消失著榴。隨著切削速度的提高，單位時(shí)間毛坯材料的去除率增加了聘芜，切削時(shí)間減少了兄渺，加工效率提高了，從而縮短了產(chǎn)品的制造周期磁揽，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)林没，高速加工的小量快進(jìn)使切削力減少了伺亭，切屑的高速排出減少了工件的切削力和熱應(yīng)力變形，提高了剛性差和薄壁零件切削加工的可能性婶苦。由于切削力的降低呀埠，轉(zhuǎn)速的提高使切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機(jī)床的低階固有頻率，而工件的表面粗糙度對(duì)低階頻率最為敏感吴位，由此降低了表面粗糙度颠请。在模具的高淬硬鋼件（HRC45~HRC65）的加工過(guò)程中，采用高速切削可以取代電加工和磨削拋光的工序嚣刺，從而避免了電極的制造和費(fèi)時(shí)的電加工誉倦，大幅度減少了鉗工的打磨與拋光量魔踱。對(duì)于一些市場(chǎng)上越來(lái)越需要的薄壁模具工件，高速銑削也可順利完成肿夜，而且在高速銑削CNC加工中心上桶求，模具一次裝夾可完成多工步加工。

　　高速加工技術(shù)對(duì)模具加工工藝產(chǎn)生了巨大影響色查，改變了傳統(tǒng)模具加工采用的“退火→銑削加工→熱處理→磨削”或“電火花加工→手工打磨薯演、拋光”等復(fù)雜冗長(zhǎng)的工藝流程，甚至可用高速切削加工替代原來(lái)的全部工序秧了。高速加工技術(shù)除可應(yīng)用于淬硬模具型腔的直接加工（尤其是半精加工和精加工）外跨扮，在EDM電極加工、快速樣件制造等方面也得到了廣泛應(yīng)用验毡。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明好港，應(yīng)用高速切削技術(shù)可節(jié)省模具后續(xù)加工中約80%的手工研磨時(shí)間，節(jié)約加工成本費(fèi)用近30%米罚，模具表面加工精度可達(dá)1 m钧汹，刀具切削效率可提高1倍。

高速銑削加工機(jī)床 

　　高速切削技術(shù)是切削加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一录择，它隨著CNC技術(shù)拔莱、微電子技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展而邁上更高的臺(tái)階隘竭。由于模具加工的特殊性以及高速加工技術(shù)的自身特點(diǎn)塘秦，對(duì)模具高速加工的相關(guān)技術(shù)及工藝系統(tǒng)（加工機(jī)床、數(shù)控系統(tǒng)劲吐、刀具等）提出了比傳統(tǒng)模具加工更高的要求钩厕。

　　高穩(wěn)定性的機(jī)床支撐部件

　　高速切削機(jī)床的床身等支撐部件應(yīng)具有很好的動(dòng)、靜剛度拣九，熱剛度和最佳的阻尼特性舌恒。大部分機(jī)床都采用高質(zhì)量、高剛性和高抗張性的灰鑄鐵作為支撐部件材料含薄，有的機(jī)床公司還在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土瞒籍，以增加其抗振性和熱穩(wěn)定性，這不但可保證機(jī)床精度穩(wěn)定谓牢，也可防止切削時(shí)刀具振顫奇忆。采用封閉式床身設(shè)計(jì)，整體鑄造床身巩烤，對(duì)稱床身結(jié)構(gòu)并配有密布的加強(qiáng)筋等也是提高機(jī)床穩(wěn)定性的重要措施享处。一些機(jī)床公司的研發(fā)部門(mén)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還采用模態(tài)分析和有限元結(jié)構(gòu)計(jì)算等，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)喝撒，使機(jī)床支撐部件更加穩(wěn)定可靠你踩。

　　機(jī)床主軸 

　　高速機(jī)床的主軸性能是實(shí)現(xiàn)高速切削加工的重要條件。高速切削機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速范圍為10000~100000m/min邑蒋，主軸功率大于15kW姓蜂。通過(guò)主軸壓縮空氣或冷卻系統(tǒng)控制刀柄和主軸間的軸向間隙不大于0.005mm。還要求主軸具有快速升速医吊、在指定位置快速準(zhǔn)停的性能（即具有極高的角加減速度）钱慢，因此高速主軸常采用液體靜壓軸承式、空氣靜壓軸承式卿堂、熱壓氮化硅（Si3N4）陶瓷軸承磁懸浮軸承式等結(jié)構(gòu)形式束莫。潤(rùn)滑多采用油氣潤(rùn)滑、噴射潤(rùn)滑等技術(shù)草描。主軸冷卻一般采用主軸內(nèi)部水冷或氣冷览绿。

　　數(shù)控系統(tǒng)

　　先進(jìn)的數(shù)控系統(tǒng)是保證模具復(fù)雜曲面高速加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵因素，模具高速切削加工對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的基本要求為：

　∷肽健（1） 高速的數(shù)字控制回路（Digital control loop）饿敲，包括：32位或64位并行處理器及1.5Gb以上的硬盤(pán)；極短的直線電機(jī)采樣時(shí)間逛绵。

　』掣鳌（2）速度和加速度的前饋控制（Feed forward control）；數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的爬行控制（Jerk control）简揍。

　∈客臁（3） 先進(jìn)的插補(bǔ)方法（ 基于NURBS的樣條插補(bǔ)），以獲得良好的表面質(zhì)量碑裤、精確的尺寸和高的幾何精度您脂。

　　（4）預(yù)處理（Look-ahead）功能电动。要求具有大容量緩沖寄存器蛀田，可預(yù)先閱讀和檢查多個(gè)程序段（如DMG機(jī)床可多達(dá)500個(gè)程序段，Simens系統(tǒng)可達(dá)1000~2000個(gè)程序段）要嘿，以便在被加工表面形狀（曲率）發(fā)生變化時(shí)可及時(shí)采取改變進(jìn)給速度等措施以避免過(guò)切等涝调。

　　（5）誤差補(bǔ)償功能或腔，包括因直線電機(jī)、主軸等發(fā)熱導(dǎo)致的熱誤差補(bǔ)償擅揖、象限誤差補(bǔ)償蔚便、測(cè)量系統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋?此外，模具高速切削加工對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度的要求也很高。

　±壬ⅰ（6） 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口桑滩， 如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb，而許多先進(jìn)的加工中心均已采用以太局域網(wǎng)（Ethernet）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸允睹，速度可達(dá)200kb运准。 

　　 冷卻潤(rùn)滑

　　高速加工采用帶涂層的硬質(zhì)合金刀具，在高速缭受、高溫的情況下不用切削液胁澳，切削效率更高。這是因?yàn)椋恒娤髦鬏S高速旋轉(zhuǎn)米者，切削液若要達(dá)到切削區(qū)韭畸，首先要克服極大的離心力；即使它克服了離心力進(jìn)入切削區(qū)蔓搞，也可能由于切削區(qū)的高溫而立即蒸發(fā)胰丁，冷卻效果很小甚至沒(méi)有；同時(shí)切削液會(huì)使刀具刃部的溫度激烈變化喂分，容易導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生熔又，所以要采用油/氣冷卻潤(rùn)滑的干式切削方式。這種方式可以用高壓氣體迅速吹走切削區(qū)產(chǎn)生的切削吱裙，從而將大量的切削熱帶走非宝，同時(shí)經(jīng)霧化的潤(rùn)滑油可以在刀具刃部和工件表面形成一層極薄的微觀保護(hù)膜，可有效地延長(zhǎng)刀具壽命并提高零件的表面質(zhì)量硝闸。

高速切削加工的刀柄和刀具 

　　由于高速切削加工時(shí)離心力和振動(dòng)的影響旺哀，要求刀具具有很高的幾何精度和裝夾重復(fù)定位精度以及很高的剛度和高速動(dòng)平衡的安全可靠性。由于高速切削加工時(shí)較大的離心力和振動(dòng)等特點(diǎn)硼挡，傳統(tǒng)的7:24錐度刀柄系統(tǒng)在進(jìn)行高速切削時(shí)表現(xiàn)出明顯的剛性不足恤朝、重復(fù)定位精度不高、軸向尺寸不穩(wěn)定等缺陷版绢，主軸的膨脹引起刀具及夾緊機(jī)構(gòu)質(zhì)心的偏離棕虫，影響刀具的動(dòng)平衡能力。目前應(yīng)用較多的是HSK高速刀柄和國(guó)外現(xiàn)今流行的熱脹冷縮緊固式刀柄玄冬。熱脹冷縮緊固式刀柄有加熱系統(tǒng)第哲，刀柄一般都采用錐部與主軸端面同時(shí)接觸，其剛性較好颜懊，但是刀具可換性較差财岔，一個(gè)刀柄只能安裝一種連接直徑的刀具。由于此類加熱系統(tǒng)比較昂貴河爹，在初期時(shí)采用 HSK類的刀柄系統(tǒng)即可匠璧。當(dāng)企業(yè)的高速機(jī)床數(shù)量超過(guò)3臺(tái)以上時(shí)桐款，采用熱脹冷縮緊固式刀柄比較合適。

　　刀具是高速切削加工中最活躍重要的因素之一夷恍，它直接影響著加工效率魔眨、制造成本和產(chǎn)品的加工精度。刀具在高速加工過(guò)程中要承受高溫酿雪、高壓遏暴、摩擦、沖擊和振動(dòng)等載荷指黎，高速切削刀具應(yīng)具有良好的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性朋凉，即具有良好的抗沖擊、耐磨損和抗熱疲勞的特性袋励。高速切削加工的刀具技術(shù)發(fā)展速度很快侥啤，應(yīng)用較多的如金剛石（PCD）、立方氮化硼（CBN）接碘、陶瓷刀具弦蜀、涂層硬質(zhì)合金、（碳）氮化鈦硬質(zhì)合金TIC（N）等班域。

　　在加工鑄鐵和合金鋼的切削刀具中栋负，硬質(zhì)合金是最常用的刀具材料。硬質(zhì)合金刀具耐磨性好巨啤，但硬度比立方氮化硼和陶瓷低倒忌。為提高硬度和表面光潔度，采用刀具涂層技術(shù)抖躺，涂層材料為氮化鈦（TiN）涉床、氮化鋁鈦（TiALN）等。涂層技術(shù)使涂層由單一涂層發(fā)展為多層勇斜、多種涂層材料的涂層迅忆，已成為提高高速切削能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。直徑在10~40mm范圍內(nèi)树家，且有碳氮化鈦涂層的硬質(zhì)合金刀片能夠加工洛氏硬度小于42的材料苇裤，而氮化鈦鋁涂層的刀具能夠加工洛氏硬度為42 甚至更高的材料。高速切削鋼材時(shí)摩泪，刀具材料應(yīng)選用熱硬性和疲勞強(qiáng)度高的P類硬質(zhì)合金笆焰、涂層硬質(zhì)合金、立方氮化硼（CBN）與CBN復(fù)合刀具材料（WBN）等见坑。切削鑄鐵嚷掠，應(yīng)選用細(xì)晶粒的K類硬質(zhì)合金進(jìn)行粗加工，選用復(fù)合氮化硅陶瓷或聚晶立方氮化硼（PCNB）復(fù)合刀具進(jìn)行精加工荞驴。精密加工有色金屬或非金屬材料時(shí)叠国，應(yīng)選用聚晶金剛石PCD或CVD金剛石涂層刀具未檩。選擇切削參數(shù)時(shí)戴尸，針對(duì)圓刀片和球頭銑刀粟焊，應(yīng)注意有效直徑的概念。高速銑削刀具應(yīng)按動(dòng)平衡設(shè)計(jì)制造孙蒙。刀具的前角比常規(guī)刀具的前角要小项棠，后角略大。主副切削刃連接處應(yīng)修圓或?qū)Ы强媛停瑏?lái)增大刀尖角香追，防止刀尖處熱磨損。應(yīng)加大刀尖附近的切削刃長(zhǎng)度和刀具材料體積危葵，提高刀具剛性带漆。在保證安全和滿足加工要求的條件下，刀具懸伸盡可能短蠢缚，刀體中央韌性要好狐绽。刀柄要比刀具直徑粗壯，連接柄呈倒錐狀锐校，以增加其剛性躺冕。盡量在刀具及刀具系統(tǒng)中央留有冷卻液孔。球頭立銑刀要考慮有效切削長(zhǎng)度矮按，刃口要盡量短畔怎，兩螺旋槽球頭立銑刀通常用于粗銑復(fù)雜曲面，四螺旋槽球頭立銑刀通常用于精銑復(fù)雜曲面膨泄。  

　　高速切削技術(shù)是切削加工技術(shù)的主要發(fā)展方向之一者妆，目前主要應(yīng)用于汽車工業(yè)和模具行業(yè)，尤其是在加工復(fù)雜曲面的領(lǐng)域段丸、工件本身或刀具系統(tǒng)剛性要求較高的加工領(lǐng)域等喘疹，是多種先進(jìn)加工技術(shù)的集成，其高效缓待、高質(zhì)量為人們所推崇蚓耽。它不僅涉及到高速加工工藝，而且還包括高速加工機(jī)床旋炒、數(shù)控系統(tǒng)步悠、高速切削刀具及 CAD/CAM技術(shù)等。模具高速加工技術(shù)目前已在發(fā)達(dá)國(guó)家的模具制造業(yè)中普遍應(yīng)用瘫镇，而在我國(guó)的應(yīng)用范圍及應(yīng)用水平仍有待提高鼎兽，由于其具有傳統(tǒng)加工無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，仍將是今后加工技術(shù)必然的發(fā)展方向铣除。

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