模具作為重要的工藝裝備戚宦，在消費(fèi)品个曙、電器電子、汽車(chē)受楼、飛機(jī)制造等工業(yè)行業(yè)中占有舉足輕重的地位困檩。提高模具生產(chǎn)技術(shù)水平和質(zhì)量是發(fā)展我國(guó)模具制造業(yè)的重要因素。由于采用模具高速切削技術(shù)可以明顯提高模具生產(chǎn)效率和模具精度及使用壽命那槽，因此正逐漸取代電火花精加工模具，并已被國(guó)外的模具制造企業(yè)普遍采用等舔，成為模具制造的大趨勢(shì)骚灸。

　　高速切削應(yīng)用于模具加工的優(yōu)勢(shì)

　　模具加工的特點(diǎn)是單件小批量、幾何形狀復(fù)雜恤诀，因此加工周期長(zhǎng)热跨，生產(chǎn)效率低。在傳統(tǒng)的模具加工工藝中碑肚，精加工淬硬模具通常采用電火花加工和人工修光工藝悍暴，后期加工花費(fèi)了大量時(shí)間《荆縮短加工時(shí)間和降低生產(chǎn)成本是發(fā)展模具加工技術(shù)的主要目標(biāo)汽心。模具專(zhuān)家羅百輝表示，近年來(lái)拓嗽，模具加工工藝方面有了許多新技術(shù)熏疾，如高速切削、CAD/CAE 設(shè)計(jì)仿真尖初、快速原型制模葵昂、電火花銑削成型加工和復(fù)合加工等，其中最引人注目纯末、效果最好的是高速切削加工寥掐。

　　高速切削加工模具是利用機(jī)床的高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)給速度，以切削方式完成模具的多個(gè)生產(chǎn)工序磷蜀。高速切削加工模具的優(yōu)越性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　≌僭拧①高速切削粗加工和半精加工百炬，大大提高金屬切除率。

　≡趺！②采用高速切削機(jī)床收壕、刀具和工藝，可加工淬硬材料轨蛤。對(duì)于小型模具蜜宪，在材料熱處理后，粗祥山、精加工可以在一次裝夾中完成圃验；對(duì)于大型模具，在熱處理前粗加工和半精加工缝呕，熱處理淬硬后精加工澳窑。

　　③高速高精度硬切削代替光整加工诚咪，減少大量耗時(shí)的手工修磨圾篱，比電火花加工提高效率50% 。

　〈畛Α④硬切削加工最后成型表面玫惧，提高表面質(zhì)量、形狀精度（不僅表面粗糙度低眯华，而且表面光亮度高）庞蠕，用于復(fù)雜曲面的模具加工更具優(yōu)勢(shì)。

　∧床簟⑤避免了電火花和磨削產(chǎn)生的脫碳则菌、燒傷和微裂紋現(xiàn)象，大大減少了模具精加工后的表面損傷赚毫，提高模具壽命20%踏靴。

　　⑥工件發(fā)熱少筹柠、切削力減小纺倍，熱變形小，結(jié)合CAD/CAM技術(shù)用于快速加工電極倔撞，特別是形狀復(fù)雜讲仰、薄壁類(lèi)易變形的電極。

　　高速切削的優(yōu)勢(shì)對(duì)模具加工的吸引力是不言而喻的痪蝇，但與此同時(shí)鄙陡，模具的高速切削加工成本高、對(duì)刀具的使用要求高躏啰、需要有復(fù)雜的計(jì)算機(jī)編程技術(shù)做支持趁矾、設(shè)備運(yùn)行成本高耙册，因此，由于資金毫捣、技術(shù)等方面的原因详拙，國(guó)內(nèi)對(duì)高速切削加工模具的應(yīng)用還不多，目前亟需要解決如何選擇和應(yīng)用高速加工模具的機(jī)床蔓同、高速切削刀具饶辙、合理的加工工藝、刀具軌跡編程層以及工藝實(shí)驗(yàn)等一系列問(wèn)題斑粱。

　　加工模具的高速切削機(jī)床

　　選擇用于高速切削模具的高速機(jī)床時(shí)要注意以下問(wèn)題：

　∑俊（1）要求機(jī)床主軸功率大、轉(zhuǎn)速高褂省，滿(mǎn)足粗巷卵、精加工。精加工模具要用小直徑刀具葵稚，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到15000～20000rmp以上帘衣。主軸轉(zhuǎn)速在10000rpm以下的機(jī)床可以進(jìn)行粗加工和半精加工。如果需要在大型模具生產(chǎn)中同時(shí)滿(mǎn)足粗洁席、精加工税则，則所選機(jī)床最好具有兩種轉(zhuǎn)速的主軸，或兩種規(guī)格的電主軸窃裙。

　　（2）機(jī)床快速進(jìn)給對(duì)快速空行程要求不太高泄艘。但要具有比較高的加工進(jìn)給速度（30～60m/min）和高加減速度宦噩。

　　（3）具有良好的高速宗商、高精度控制系統(tǒng)衰拄，并具有高精度插補(bǔ)、輪廓前瞻控制裕照、高加速度攒发、高精度位置控制等功能。

　〗稀（4）選用與高速機(jī)床配套的CAD/CAM軟件惠猿，特別是用于高速切削模具的軟件。

　　在模具生產(chǎn)中五軸機(jī)床的應(yīng)用逐漸增加负间，配合高速切削加工模具具有以下優(yōu)點(diǎn)：①可以改變刀具切削角度偶妖，切削條件好，減少刀具磨損政溃，有利于保護(hù)刀具和延長(zhǎng)刀具壽命趾访；②加工路線(xiàn)靈活态秧，減少刀具干涉，可以加工表面形狀復(fù)雜的模具以及深腔模具扼鞋；③加工范圍大申鱼、適合多種類(lèi)型模具加工。

　　五軸機(jī)床通常有工作臺(tái)式和銑頭式五軸機(jī)床兩類(lèi)云头，可以針對(duì)模具類(lèi)型進(jìn)行選擇捐友。銑頭式五軸機(jī)床中，可更換銑頭和更換電主軸頭的五軸機(jī)床可分別用于模具的粗仅莲、精加工跛脾。

　　高速切削模具的刀具技術(shù)

　　高速切削加工需配備適宜的刀具。硬質(zhì)合金涂層刀具辉茴、聚晶增強(qiáng)陶瓷刀具的應(yīng)用使得刀具同時(shí)兼具高硬度的刃部和高韌性的基體成為可能癣跟，促進(jìn)了高速加工的發(fā)展。聚晶立方氮化硼（PCBN）刀片的硬度可達(dá)3500～4500HV女骗，聚晶金剛石（PCD）硬度可達(dá)6000～10000HV景顷。近年來(lái)，德國(guó)SCS镣逃、日本三菱（神鋼）及住友强男、瑞士山特維克、美國(guó)肯納飛碩等國(guó)外著名刀具公司先后推出各自的高速切削刀具撼遵，不僅有高速切削普通結(jié)構(gòu)鋼的刀具眨仪，還有直接高速切削淬硬鋼的陶瓷刀具等超硬刀具，尤其是涂層刀具在淬硬鋼的半精加工和精加工中發(fā)揮著巨大作用甜杰。

　　目前國(guó)內(nèi)高速加工刀具的開(kāi)發(fā)與國(guó)外還有較大差距柑爸，而進(jìn)口刀具的昂貴價(jià)格也成為阻礙高速切削模具應(yīng)用的重要因素。

　　一般來(lái)說(shuō)盒音，要求刀具以及刀夾的加速度達(dá)到3g以上時(shí)表鳍，刀具的徑向跳動(dòng)要小于0.015mm，而刀的長(zhǎng)度不大于刀具直徑的4倍祥诽。據(jù)SANDVIK公司的實(shí)際統(tǒng)計(jì)譬圣，在使用碳氮化鈦（TiCN）涂層的整體硬質(zhì)合金立銑刀（58HRC）進(jìn)行高速銑削時(shí)，粗加工刀具線(xiàn)速度約為100m/min雄坪，而精加工和超精加工時(shí)厘熟，線(xiàn)速度超過(guò)了280m/min。據(jù)國(guó)內(nèi)高速精加工模具的經(jīng)驗(yàn)维哈，采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具精加工時(shí)盯漂，線(xiàn)速度超過(guò)了400m/min。這對(duì)刀具材料（包括硬度、韌性就缆、紅硬性）帖渠、刀具形狀（包括排屑性能、表面精度资担、動(dòng)平衡性等）以及刀具壽命都有很高的要求旬效。因此，在高速硬切削精加工模具時(shí)踱孕，不僅要選擇高速度的機(jī)床讯匈，而且必須合理選用刀具和切削工藝。

　　在高速加工模具時(shí)将窗，要重點(diǎn)注意以下幾個(gè)方面：①根據(jù)不同的加工對(duì)象策坏，合理選擇硬質(zhì)合金涂層刀具、CBN和金剛石燒結(jié)層刀具泻畏。②采用小直徑球頭銑刀進(jìn)行模具表面精加工烈肉，通常精加工刀具直徑＜10mm。根據(jù)被加工材料以及硬度委丈，所選擇的刀具直徑也不同甩高。在刀具材料的選用方面，TiAIN超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金涂層刀具潤(rùn)滑條件好什偷，在切削模具鋼時(shí)霸督，具有比TiCN硬質(zhì)合金涂層刀具更好的抗磨損性能。 ③選擇合適的刀具參數(shù)衅疙，如負(fù)前角等莲趣。高速加工刀具要求比普通加工時(shí)抗沖擊韌性更高、抗熱沖擊能力更強(qiáng)饱溢。④采取多種方法提高刀具壽命喧伞，如合適的進(jìn)給量、進(jìn)刀方式理朋、潤(rùn)滑方式等絮识，以降低刀具成本绿聘。⑤采用高速刀柄嗽上。目前應(yīng)用最多的是HSK刀柄和熱壓裝夾刀具，同時(shí)應(yīng)注意刀具裝夾后主軸系統(tǒng)的整體動(dòng)平衡熄攘。

　　高速切削模具的工藝技術(shù)

　　高速加工模具技術(shù)中兽愤，工藝技術(shù)是配合機(jī)床和刀具使用的關(guān)鍵因素。以目前國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)的情況來(lái)看挪圾，工藝技術(shù)已經(jīng)在很大程度上制約了高速加工模具的應(yīng)用浅萧。一方面是由于高速加工應(yīng)用的時(shí)間比較短，還沒(méi)有形成比較成熟的哲思、系統(tǒng)化的工藝體系和標(biāo)準(zhǔn)版挣；另一方面是高速切削工藝試驗(yàn)成本高蔓酣，需要投入較大的資金和較長(zhǎng)的時(shí)間。

　　高速切削模具工藝技術(shù)主要包括：

　∑殴（1）針對(duì)不同材料的高速切削模具工藝試驗(yàn)

　　在參考國(guó)外高速銑削加工零件的工藝參數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)载甸，國(guó)外公司生產(chǎn)的刀具是依據(jù)進(jìn)口材料標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做試驗(yàn)，用其推薦的參數(shù)在高速加工國(guó)產(chǎn)材料模具時(shí)乱险，效果差別比較明顯齐犀。因此，使用國(guó)外刀具石检，除了需要參考廠家提供的參數(shù)外滥捣，實(shí)際的工藝試驗(yàn)也是必要的。

　　國(guó)內(nèi)刀具廠家很少推薦高速銑削的技術(shù)參數(shù)惯斥，因此選用國(guó)產(chǎn)刀具更有必要做試驗(yàn)沦昆，以取得比較滿(mǎn)意的工藝參數(shù)。最好選用固定生產(chǎn)廠家的刀具摆野，通過(guò)試驗(yàn)夭寺，形成加工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上優(yōu)化出一套適合本企業(yè)的加工工藝參數(shù)裆站，并納入企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)条辟。

　　（2）高速切削的加工刀具路徑及編程

　　高速切削模具工藝技術(shù)中刀具路徑宏胯、進(jìn)刀方式和進(jìn)給量是主要內(nèi)容羽嫡。高速切削模具工藝技術(shù)中的許多刀具路徑處理方法是為了減少刀具磨損、延長(zhǎng)刀具使用壽命肩袍，因此刀具在高速切削進(jìn)給中的軌跡比普通加工復(fù)雜得多杭棵。

　　高速加工模具工藝處理應(yīng)該遵循以下原則：

　　①采用小直徑刀具精加工時(shí)，切削速度隨著材料硬度的增加而降低氛赐。

　』曜Α②保持相對(duì)平穩(wěn)的進(jìn)給量和進(jìn)給速度，切削載荷連續(xù)艰管，減少突變滓侍，緩進(jìn)緩?fù)恕１苊庵苯哟怪毕蛳逻M(jìn)刀而導(dǎo)致崩刃：斜線(xiàn)軌跡進(jìn)刀的銑削力逐漸加大牲芋，對(duì)刀具和主軸的沖擊小撩笆，可明顯減少崩刃；螺旋式軌跡進(jìn)刀切入情庐，更適合型腔模具的高速加工筷疹。

　　③小進(jìn)給量、小刀紋切削瞳竖。通常進(jìn)給量小于銑刀直徑10%蜘把，進(jìn)給寬度小于銑刀直徑40%。

　∠缗酢④保留均勻精加工余量庆牵。

　　⑤保持單刃切削青蝗。

　　根據(jù)上述規(guī)則遏填，通常使用的進(jìn)給路徑方式有以下幾種：

　　①盡量避免直拐角的銑削運(yùn)動(dòng)世蕴；拐角處用螺旋線(xiàn)進(jìn)給切削氛赞，保持切削載荷的平穩(wěn)。

　√了俊②盡量避免工件外的進(jìn)刀與退刀運(yùn)動(dòng)赔癌，直接從輪廓進(jìn)入下一個(gè)深度。而是采用斜向逐漸進(jìn)給切入或螺旋線(xiàn)切入澜沟。

　≡制薄③恒定每刃進(jìn)給，以螺旋線(xiàn)或擺線(xiàn)路徑進(jìn)給加工平面茫虽，并且保持單刃切削刊苍。孔加工時(shí)采用銑削高速進(jìn)給完成，不僅可提高表面質(zhì)量濒析，而且可延長(zhǎng)刀具壽命正什。

　　④輪廓加工時(shí)保持在水平面上（等高線(xiàn)）号杏，每層進(jìn)刀深度相同婴氮。在進(jìn)入下一個(gè)深度時(shí)，逐漸進(jìn)給切入盾致。

　≈骶⑤加工槽等較小尺寸形狀時(shí)，選用直徑小于形狀尺寸的刀具庭惜，以螺旋線(xiàn)或擺線(xiàn)路徑進(jìn)給仇钞，保持單刃切削。

　　這些高速切削模具中使用的刀具路徑處理策略需要編程實(shí)現(xiàn)框抽，過(guò)于復(fù)雜的路徑手工編程難度和工作量都很大俐番，在一定程度上影響了高速切削模具技術(shù)的應(yīng)用香诽，因此最好能夠通過(guò)自動(dòng)編程軟件實(shí)現(xiàn)绵扇。高速切削精加工對(duì)CAM的編程提出要求，自動(dòng)編程軟件需要適應(yīng)生產(chǎn)適時(shí)推出。

　　高速加工模具的其它技術(shù)和實(shí)例

　　高速加工模具時(shí)還應(yīng)考慮HSM和EDM的選擇仓煌、干切削和潤(rùn)滑冷卻及安全等問(wèn)題烧已。

　　（1）對(duì)高速切削和電火花加工進(jìn)行選擇的一般原則是：加工高硬度熔徊、小直徑烘牌、尖角、窄槽時(shí)使用電火花機(jī)床朽晓，具體參數(shù)可以根據(jù)各企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備情況作出判斷撮点。例如Delcam提供的一個(gè)加工實(shí)例采用1.6mm直徑的刀具加工窄槽，切削參數(shù)為：轉(zhuǎn)速40000rpm方仿，切削深度0.1mm固棚，進(jìn)給速度30m/min。

　∠裳痢（2）高速切削硬模具材料時(shí)此洲，采用適當(dāng)?shù)睦鋮s和潤(rùn)滑可以減少刀具磨損，提高表面質(zhì)量委粉。但用于高速硬切削的刀具大多抗熱沖擊能力差呜师，因此高速切削多采用干切削或微量油霧潤(rùn)滑。

　〖纸凇（3）高速切削模具時(shí)還應(yīng)考慮刀具磨損和破壞的監(jiān)測(cè)汁汗、刀片連接的強(qiáng)度等安全問(wèn)題。和采用普通機(jī)床加工不同栗涂，安全防護(hù)和開(kāi)機(jī)前對(duì)機(jī)床和刀具的嚴(yán)格檢查對(duì)高速切削非常重要碰酝。

　　具市場(chǎng)對(duì)高速加工有強(qiáng)烈需求，國(guó)內(nèi)模具企業(yè)和研究單位已經(jīng)取得了一些成績(jī)戴差，獲得了一些經(jīng)驗(yàn)送爸。例如黃巖地區(qū)某模具廠采用南京四開(kāi)公司生產(chǎn)的高速精加工機(jī)床精加工大型汽車(chē)輪胎模具獲得較好的效果。但高速加工模具在我國(guó)應(yīng)用時(shí)間較短暖释，應(yīng)用基礎(chǔ)較差窗蠕，缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)，整體技術(shù)水平不高在摔，發(fā)展緩慢骏疆，在高速機(jī)床和刀具應(yīng)用以及加工工藝方面還存在很多問(wèn)題，需要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合唤吐，加大投入潜佑，綜合各方面力量推動(dòng)高速切削在模具制造中的應(yīng)用。

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