用EDM進(jìn)行模具型面精加工和拋光的工藝已經(jīng)逐浙減少沪蜕，高速銑削逐浙成為模具的重要加工工藝手段婶希，它為進(jìn)一步縮短模具生產(chǎn)周期提供了條件十籍。 

　　模具是機(jī)械制造業(yè)中使用量大面廣的重要基礎(chǔ)工藝裝備，已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要手段和工藝發(fā)展方向剃法。美碎捺、日等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家模具產(chǎn)值早已超過機(jī)床產(chǎn)值，目前全世界模具年產(chǎn)值約600億美元贷洲，超過全球機(jī)床產(chǎn)值掖猬。我國(guó)1997年模具產(chǎn)值就已接近200億元人民幣，但仍有某些模具，特別是以汽車覆蓋件模具為代表的復(fù)雜模具存在供求缺口(缺口約占需求量的2/3)赃律。1996～1998年模具進(jìn)口金額分別為9.18炫咱、6.31、6.63億美元麻坯。 

　　面對(duì)全球化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)投圣，隨著新產(chǎn)品開發(fā)周期和產(chǎn)品更新期的日益縮短，對(duì)模具設(shè)計(jì)制造的快速響應(yīng)要求也就越來越高毙帚，要求盡可能縮短模具生產(chǎn)周期脓脸，這已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。

　　隨著模具CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的進(jìn)步熔布，加工設(shè)備高速化辐椎、精密化、數(shù)控化的發(fā)展默徘，都為進(jìn)一步縮短模具生產(chǎn)周期提供了條件恰岳。本文著重介紹高速銑削技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用。

　　80年代以來建芙，隨著高速銑削技術(shù)的成熟和發(fā)展没隘，用EDM進(jìn)行模具型面精加工和拋光的工藝已經(jīng)逐浙減少，高速銑削逐浙成為模具的重要加工工藝手段禁荸。在德國(guó)和日本右蒲，采用高速銑削作為模具半精加工、精加工的手段已成為主流工藝赶熟。 

　　 采用高速銑削的理由

　　1) 除了有內(nèi)銳角的型腔和窄而深的型腔瑰妄，基本上都可以用高速銑削取代EDM加工。

　　2) 采用高速銑削加工模具比EDM方法可以節(jié)省25%～60%的加工時(shí)間映砖；

　　3) 高速銑削的模具表面質(zhì)量提高间坐，避免了EDM加工時(shí)可能出現(xiàn)的表面微細(xì)裂紋；

　　4) 高速銑削45～60HRC硬表面邑退，精銑表面的粗糙度可達(dá)Ra=0.63μm竹宋，從而可以減少工資費(fèi)用高的手動(dòng)拋光時(shí)間； 

　　5) 省卻了EDM加工方法電極的制造環(huán)節(jié)瓜饥，從而顯著地縮短了模具制造的周期逝撬。 

　　模具高速銑削使用的刀具

　　由于刀具材料性能的改善和新型刀具材料及涂層工藝的開發(fā)，刀具允許的切削速度幾乎每隔10年提高1倍快混。高速銑削正是基于這一重要前提。對(duì)刀具材料既要求硬度高能航、耐磨性好穿互、耐熱性(紅硬性)好，又要求韌性好挚蟹、耐沖擊峡徽，以適應(yīng)高硬度模具鋼的高速銑削要求蓬甩。

　　1. 粗銑和半精銑通常使用細(xì)顆粒、超細(xì)顆粒硬質(zhì)合金球頭立銑刀或平頭立銑刀绣首，刀具經(jīng)復(fù)合涂層珠慧，切削深度0.1～0.3mm，切削速度可以達(dá)150～250m/min施旱。

　　2. 在半精銑和精銑中使用氮化硅陶瓷刀具或Si3N4+TiC(或TiN)復(fù)合陶瓷刀具唬辛，切深0.05～0.15mm，切削速度可達(dá)250～600m/min乌迎。

　　3. 超硬材料立方氮化硼是模具高速精銑的主要刀具材料泉扛。聚晶立方氮化硼(PCBN)硬度高、耐熱性極好区转，近年來在提高韌性和更好的化學(xué)穩(wěn)定性以后苔巨，開始用于淬硬鋼模具的高速銑削。精銑時(shí)切深0.05～0.10mm废离，切削速度300～1200m/min侄泽，精銑效果幾乎可代替磨削。

　　除了正確選用刀具材料外蜻韭，高速銑削還應(yīng)優(yōu)化刀具幾何參數(shù)蔬顾，解決刀具(連同主軸)的動(dòng)平衡和刀桿抗振性問題。與常規(guī)銑削相比湘捎，高速銑削銑刀的前角相對(duì)減小而后角有所增大诀豁。銑刀直徑較小時(shí)(通常為球頭立銑刀)，為避免球頭頂端靠近回轉(zhuǎn)中心部分由于切削速度很低而降低切削性能窥妇，應(yīng)使用能使刀具擺動(dòng)的CNC機(jī)床舷胜，通常主軸傾斜30°。

　　有一個(gè)擺動(dòng)軸的即為4軸CNC聯(lián)動(dòng)活翩，有二個(gè)擺動(dòng)軸的為5軸CNC聯(lián)動(dòng)烹骨。而使用平頭立銑刀銑削3維自由曲面時(shí)編程較復(fù)雜。 

　　CAD/CAM系統(tǒng)和數(shù)控仿形集成化技術(shù)

　　在模具復(fù)雜曲面的數(shù)控加工中矩袖，必須先產(chǎn)生刀具軌跡和數(shù)控加工指令陵阁，這可以通過數(shù)控仿形測(cè)量實(shí)現(xiàn)。即根據(jù)實(shí)物(樣件)模型數(shù)控仿形測(cè)量結(jié)果(3維點(diǎn)群數(shù)據(jù))拖牢，建立幾何形體數(shù)字化模型锹鹉，再由CAD／CAM系統(tǒng)生成刀具軌跡和數(shù)控加工指令(見圖1)，從而可在CNC機(jī)床上加工出與實(shí)物模型一致的曲面形狀浦忠。 

　　于是塑满，就將模具復(fù)雜曲面的直接測(cè)量引入到設(shè)計(jì)-加工過程中， 構(gòu)成測(cè)量-造型-加工集成化系統(tǒng)，即數(shù)控仿形銑床硫联。

　　它完全不同于傳統(tǒng)的機(jī)械仿形或電氣仿形銑床沦靖，它既具有數(shù)控、仿形功能援仍，又具有數(shù)字化功能防偿。

　　這種數(shù)控仿形銑床特別適合于型腔較淺、型面高度變化不大妖坡、型面輪廓有相當(dāng)斜度的模具復(fù)雜曲面的仿形加工窗悯。其數(shù)字式測(cè)頭或非接觸式激光測(cè)頭(激光掃描傳感器)能以10m/min甚至更高的速度進(jìn)行仿形掃描和數(shù)字化轉(zhuǎn)換，仿形精度可達(dá)±5μm甩恼。

　　高速銑削加工機(jī)床必須具備的條件

　　數(shù)控仿形銑床蟀瞧、CNC高速銑床或高速加工中心是模具高速銑削使用的機(jī)床，這些機(jī)床有下列基本特征：

　　1. 高速大功率主軸單元条摸。能提供很高的轉(zhuǎn)速悦污，因?yàn)榍蝾^立銑刀往往直徑較小，為達(dá)到足夠高的切削速度钉蒲，主軸必須有極高的轉(zhuǎn)速切端。圖2所示，瑞士MIKRON公司開發(fā)的HSM700高速銑床(加工中心)主軸最高轉(zhuǎn)速42000r/min顷啼。

　　2. 具有高加踏枣、減速的高速進(jìn)給系統(tǒng)。高速銑削不僅切削速度高钙蒙，而且為保持合理的每齒進(jìn)給量茵瀑，也相應(yīng)要求有很高的進(jìn)給速度。HSM700高速銑床的工作進(jìn)給速度可達(dá)20m/min躬厌，進(jìn)給軸加速度10m/S2煤蔚，最大快移速度40/min。

　　3. 能使用錐面與端面雙定位的1：10空心短錐柄刀夾的主軸端部結(jié)構(gòu)和HSK工具系統(tǒng)坠狈，以確保在極高轉(zhuǎn)速下刀具的定心精度谦枢。

　　4. 高速精密CNC系統(tǒng)。具有在輪廓加工中能減小跟蹤誤差的高精度伺服單元墙冻，具有最佳加減速特性怕茉，具有各種誤差補(bǔ)償及超前控制功能。

　　5. 不僅能實(shí)現(xiàn)干切削奏尽，必要時(shí)可使用切削液榨豹，或使用氣-油噴射冷卻(油量極少)。

　　6. 設(shè)有全封閉安全防護(hù)裝置原承。

　　7. 整機(jī)具有良好的熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)剛性碳环。 

　　 近年來興起的并聯(lián)桿系機(jī)床(國(guó)內(nèi)亦稱虛擬軸機(jī)床矮蘑，俗稱六腿機(jī)床)废奖，由于其運(yùn)動(dòng)是基于Stewart平臺(tái)運(yùn)動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)的鞍后，特別適于高速加工，有很廣的工藝范圍内地。

　　德國(guó)MIKROMAT公司與Fraunhofer機(jī)床與成形研究所(IWV)聯(lián)合開發(fā)的6X型高速立式加工中心示意圖伴澄。其特點(diǎn)是取消了安裝主軸頭的動(dòng)平臺(tái)，6桿直接與主軸頭殼體用球關(guān)節(jié)聯(lián)結(jié)且不在同一平面上(見圖b)阱缓。主軸頭移動(dòng)行程630×630×630mm非凌，擺動(dòng)角度30°，電主軸最高轉(zhuǎn)速30000r/min荆针，最大功率16kW敞嗡，額定扭矩17Nm，刀柄為HSK50航背。6桿的最大直線運(yùn)動(dòng)速度30m/min喉悴，最大加速度10m/S2。

　　這種6X型機(jī)床由于取消了安裝主軸頭的動(dòng)平臺(tái)玖媚，運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量減輕了, 因而可實(shí)現(xiàn)高速銑削所需的很高的軌跡銑削速度箕肃，特別適合于模具高速銑削加工。

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