模具是制造業(yè)重要的基礎(chǔ)工藝裝備缺脉，支撐著制造工藝技術(shù)中無屑加工的“半壁江山”上真，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域肚医，對制造業(yè)的發(fā)展和制造技術(shù)的進步起著十分重要的作用绢馍。提高模具的開發(fā)制造能力和技術(shù)水平，是發(fā)展制造業(yè)的前提條件忍宋。

　　改革開放以來，隨著我國制造業(yè)的快速發(fā)展和世界制造業(yè)向中國轉(zhuǎn)移恒欣，我國模具工業(yè)迎來了快速發(fā)展的機遇移良，生產(chǎn)規(guī)模和制造技術(shù)都取得了令人矚目的成就：模具產(chǎn)值從1987年的30億元人民幣到2004年突破了530億元人民幣，在世界模具制造排行榜中位居第三髓界，僅次于日本和美國辰稽；與此同時，模具制造技術(shù)也獲得了快速發(fā)展咪犹，五軸聯(lián)動的數(shù)控機床及高速數(shù)控系統(tǒng)爷瓜、高速切削、CAD/CAM/CAE系統(tǒng)遭屑、快速原形制造等一系列先進制造技術(shù)開始得到應(yīng)用享偎。然而，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步贴袖，市場對產(chǎn)品的造型提出了多樣化漏匹、個性化和外表新穎化的需求，使產(chǎn)品的生命周期縮短、更新速度加快硫朦。這種趨勢一方面要求制造業(yè)的生產(chǎn)方式必須更加柔性化贷腕，另一方面則對與生產(chǎn)配套的模具制造提出了縮短開發(fā)周期、提高加工效率的要求咬展。

　　切削加工作為機械制造的主要基礎(chǔ)工藝泽裳，也是模具制造的主要工藝。模具以及EDM電極的加工都離不開切削技術(shù)和刀具破婆。但在傳統(tǒng)的模具制造工藝中涮总，切削加工主要應(yīng)用于模具的預(yù)加工。隨著模具工業(yè)的崛起和切削技術(shù)的進步荠割，模具切削加工的比例在迅速增加妹卿，應(yīng)用范圍已由預(yù)加工擴展至半精加工和精加工，并大量用于加工表面積較大蔑鹦、由光滑曲面組成廓形的敞開式模腔和相應(yīng)的沖模夺克，以及對電極廓形的銑削加工，從而使模具工業(yè)的發(fā)展及模具制造技術(shù)的進步與切削技術(shù)的聯(lián)系更為密切嚎朽。

　　出現(xiàn)于上世紀80年代并不斷發(fā)展完善的高速切削新技術(shù)铺纽，由于切削速度比常規(guī)切削提高了5～10倍，在提高切削效率和加工質(zhì)量方面具有顯著優(yōu)越性哟忍，因此迅速在航空航天诫瑞、汽車、模具等工業(yè)部門得到應(yīng)用融确，并推動了模具高速銑削喘玄、淬硬模具硬切削等新工藝的開發(fā)。模具的切削加工通常包括粗加工醒横、半精加工蝗悼、精加工及手工拋光，其中手工拋光要占去模具制造周期約1/3的時間禁舌，且勞動強度大出募、質(zhì)量不穩(wěn)定。因此权煎，利用高速切削的技術(shù)優(yōu)勢蒂扇，以高的切削速度和進給速度、較小的走刀步距和切深狱揩、較薄的切屑厚度進行切削加工喝暂，可以獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量，減少模具拋光工作量60%~100%彻犁，大幅度縮短模具開發(fā)周期蹈垢。

　　高速切削作為先進切削技術(shù)的主要標志慷吊，其范圍可延伸至高效切削、硬切削等加工方式曹抬，并也在模具加工中得到應(yīng)用溉瓶，已成為模具高速切削技術(shù)的組成部分。模具的粗加工需要以高的金屬切除率快速切除大量金屬余量谤民，采用準高速的切削速度和進給速度以及較大的吃刀深度進行高效切削堰酿，對提高模具的加工效率十分有效，由于它對機床主軸轉(zhuǎn)速的要求較低张足，更易于在現(xiàn)有裝備條件下實現(xiàn)触创。

　　過去，淬硬模具的傳統(tǒng)加工方式主要局限于電加工(EDM)工藝∥梗現(xiàn)在哼绑，利用高速切削的優(yōu)質(zhì)技術(shù)資源，可實現(xiàn)對淬硬模具的切削加工碉咆，加工硬度可達60HRC左右(甚至可達70HRC)抖韩，加工表面粗糙度可達Ra0.6μm以下；與電加工相比盆篡，模具硬切削新工藝的加工時間一般可縮短75%豹炊，加工費用可節(jié)省50%，技術(shù)經(jīng)濟效益顯著春异。此外遂报，有的小型模具可直接采用預(yù)淬硬毛坯通過一次裝夾切削加工而成，省去了準備電極和相對低效的電火花加工氛坪，生產(chǎn)效率可提高30%～50%瞳弱，并可減少手工拋光工作量甚至省去該工序，模具制造周期可縮短40%骡侮。例如纽债，制造材質(zhì)為56NiCrMoV7的連桿鍛壓模具，傳統(tǒng)的工藝流程是粗銑→淬火→制造電極→電加工→拋光即钞。采用硬銑工藝后形炬，將工件淬火至47HRC迹姆，然后在一次裝夾下完成粗銑和精銑部爱，直接加工出成品，加工表面粗糙度優(yōu)于Ra0.8μm岭埠。

　　如今盏混，高速銑削和硬切削已成為相當成熟的實用加工技術(shù)，并有大量成功的應(yīng)用實例惜论。積極采用高速銑削技術(shù)已成為國內(nèi)外模具制造商的技術(shù)改進方向许赃。

　　由于高速切削會加速刀具的磨損止喷，因此需要好的刀具材料和涂層。切削技術(shù)在刀具材料和涂層技術(shù)領(lǐng)域所取得的進步為高速切削和硬切削的應(yīng)用提供了可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)混聊。近年來弹谁，刀具材料和涂層技術(shù)得到了快速發(fā)展，各種刀具材料的性能有了很大改善和提高句喜，新型刀具涂層層出不窮预愤，從而全面提升了各種切削加工的生產(chǎn)效率，也為加工各種常用模具材料如合金模具鋼咳胃、耐熱合金植康、鑄鐵、鋁展懈、銅及石墨等提供了多種選擇销睁。其中，特別需要強調(diào)兩種刀具材料的進展停柬，即超硬刀具材料PCD累筋、CBN和超細顆粒硬質(zhì)合金材料。

　　PCD和CBN具有很好的耐磨性褐琼，近年來订淑，通過對制造工藝、配方成分涤瘸、組織粒度等因素的控制和調(diào)整搁排，韌性也得到顯著改善，刀具品種增多延砾，應(yīng)用領(lǐng)域擴大占窥。PCD在航空航天、汽車段辈、模具等行業(yè)對鋁合金唆海、復(fù)合材料、石墨電極等材料進行高速憾宅、高效切削加工有著獨特優(yōu)勢赞季。用PCD銑刀加工石墨電極時，刀具壽命是硬質(zhì)合金刀具的10倍奢驯，可減少5～7次換刀申钩，加工時間只有目前的1/3～1/4。CBN刀具在鑄鐵高速切削瘪阁、硬切削新工藝的開發(fā)和應(yīng)用中也發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能撒遣。新型CBN刀具是高效加工淬硬模具、鑄鐵模具和大型模具成形表面精加工的理想刀具管跺，可一次走刀加工出整個表面义黎，避免了中間接刀留下的刀痕禾进。

　　超細顆粒硬質(zhì)合金的出現(xiàn)使硬質(zhì)合金的韌性顯著提高，以至于可以取代高速鋼用于制造鉆頭廉涕、立銑刀等通用標準刀具或模具刀具泻云。用超細顆粒材料制作的整體硬質(zhì)合金鉆頭、立銑刀狐蜕、絲錐等可比同類高速鋼刀具的切削速度提高幾倍壶愤。其中，整體硬質(zhì)合金立銑刀(尤其是球頭立銑刀)已在模具工業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用馏鹤。刀具經(jīng)涂層處理后涮饱，可以達到很高的切削速度，如法國Fraisa公司的立銑刀加工硬度52～56HRC的淬硬鋼時牵蠢，切削速度可達300m/min常择，進給速度為1000～4000mm/min。今后仓疯，各類整體硬質(zhì)合金立銑刀將成為模具加工的主力刀具笆赤。目前，株洲鉆石切削刀具股份有限公司魂欺、上海工具廠有限公司粮唯、金鷺特種合金有限公司等國內(nèi)工具廠已經(jīng)可以批量生產(chǎn)和供應(yīng)各種規(guī)格的整體硬質(zhì)合金立銑刀。

　　涂層技術(shù)是提高刀具切削性能最有效的手段虏绑。近年來浇找，刀具涂層技術(shù)突飛猛進，為高速切削技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用起到了重要的支撐作用就壳。在CVD涂層領(lǐng)域搭为，以中溫CVD的TiCN與高溫CVD的厚膜Al2O3構(gòu)成的復(fù)合涂層顯著改善了涂層刀片的耐磨性和抗裂紋擴展能力，從而全面提高了車涤伐、銑馒胆、鉆削可轉(zhuǎn)位刀具的切削性能。PVD涂層的發(fā)展尤為引人注目凝果。從最初的TiN祝迂、TiCN發(fā)展到耐磨性更好的TiAlN系列涂層，進而又出現(xiàn)了AlCrN器净、TiSiN型雳、Al2O3等新型耐磨涂層。與此同時掌动，梯度涂層四啰、納米涂層等新的涂層結(jié)構(gòu)使涂層性能得到優(yōu)化宁玫，顯微硬度達到4500Hv粗恢，開始氧化溫度達到1100℃柑晒，與基體的結(jié)合強度更好，刀具壽命大幅度提高眷射；MoS2匙赞、DLC、WC/C等潤滑涂層在減小刀具摩擦只逐、降低刀具溫度季距、有利切屑排除等方面起到了重要作用，顯著提高了刀具的切削性能荞亩。當前蒿蛆，高速切削和硬切削工藝在模具工業(yè)的應(yīng)用與涂層技術(shù)密切相關(guān)，如TiAlN驾腕、金剛石薄膜涂層分別用于加工淬硬模具和石墨電極毙纫，取得了顯著效果。我國哈爾濱第一工具有限公司陷今、漢江工具有限公司已分別與PVT公司和Balzers公司合資成立了涂層服務(wù)中心港排，CemeCon公司、Balzers公司還在蘇州開辦了合資或獨資的涂層服務(wù)中心吻毅，這將有利于涂層技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用筑背。

　　高速、高效切削技術(shù)的應(yīng)用與刀具結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新密不可分妆墩。為此寸靶，刀具制造商針對模具加工批量小、材料硬度高践付、加工難度大堪侯、形狀復(fù)雜、金屬切除量大等特點荔仁，開發(fā)了各種新型高效刀具伍宦，在刀具行業(yè)的產(chǎn)品門類中形成了“模具刀具”系列產(chǎn)品，并成為發(fā)展最快的產(chǎn)品門類乏梁，如近年來針對模具行業(yè)推出了插銑刀次洼、多功能銑刀、大進給銑刀遇骑、牛角銑刀等各種新產(chǎn)品卖毁，這些刀具有的創(chuàng)新了模具加工工藝(如高效去除余量的插銑新工藝)；有的已成為模具高速落萎、高效切削的主力刀具亥啦，如球頭銑刀、多功能銑刀练链、大進給銑刀(每齒進給量可達3.5mm翔脱，是普通刀具的10倍)等等奴拦。

　　為了使高速切削技術(shù)應(yīng)用于實際生產(chǎn)，還需要研究開發(fā)和合理應(yīng)用相關(guān)的配套技術(shù)匀铸，如刀具與機床主軸連接技術(shù)天库、刀具動平衡技術(shù)、刀具裝夾技術(shù)等讥认。

　　高速切削主要應(yīng)用于回轉(zhuǎn)刀具都泥，要求機床主軸有較高的轉(zhuǎn)速。當主軸轉(zhuǎn)速超過10000r/min時活益，7∶24主軸錐孔的大端會擴大岗蚪，使刀具發(fā)生軸向竄動，造成主軸抱死錐柄的后果漫窑，因此傳統(tǒng)的7∶24錐柄連接已不能適應(yīng)高速切削的要求翰发。為此，德國最早開發(fā)了適用于高速切削的HSK(空心短錐柄)連接技術(shù)并制訂了DIN標準冀态。與傳統(tǒng)的7∶24錐柄連接相比吮骑，HSK連接可實現(xiàn)錐柄和法蘭端面兩面同時接觸，可顯著提高連接的精度和剛性赋遇。2001年ISO制訂了HSK國際標準循头，2004年我國根據(jù)ISO標準制訂了HSK刀柄和主軸接口的國家標準(GB/T19449)。目前炎疆，HSK連接已經(jīng)被越來越多的刀具制造商卡骂、機床制造商和高速切削用戶所接受，國內(nèi)哈爾濱量具刃具集團公司形入、森泰-英格數(shù)控刀具模具有限公司等單位已能生產(chǎn)HSK刀柄全跨。通過借鑒HSK的工作原理，日本已開發(fā)出可實現(xiàn)兩面接觸的新型7∶24刀柄與主軸亿遂。

　　對于高速旋轉(zhuǎn)的刀具和主軸浓若，當?shù)毒叽嬖诓黄胶饬繒r，可引起工藝系統(tǒng)的振動蛇数，影響加工質(zhì)量和刀具壽命挪钓，同時會產(chǎn)生很大的離心力，當轉(zhuǎn)速超過某一臨界值時耳舅，可能發(fā)生刀片甩飛甚至刀體破碎碌上，造成嚴重的人身、設(shè)備安全事故浦徊。為此条嚼，開發(fā)了刀具動平衡技術(shù)和旋轉(zhuǎn)刀具安全技術(shù)，要求用于高速切削的刀具必須預(yù)先經(jīng)過動平衡，通常要求達到G2.5～6.3平衡質(zhì)量等級齿贡；同時還要求刀具的安全性能應(yīng)經(jīng)過技術(shù)認證村会。

　　為了發(fā)揮整體硬質(zhì)合金刀具的切削性能，要求刀具有更高的裝夾精度和剛性岁十，為此開發(fā)了熱裝夾頭、液壓夾頭早知、變形夾頭等新型刀具夾頭惦踩。熱裝夾頭由于結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小南砰、懸伸長度大等特點敲骏，非常適合應(yīng)用于模具加工。哈爾濱量具刃具集團公司已收購了專業(yè)生產(chǎn)刀柄涨拣、刀夾的德國Kelch公司蝇降，有利于提高我國切削技術(shù)的配套水平。對于模具工業(yè)而言它褪，與切削相關(guān)的配套技術(shù)還包括加工編程技術(shù)饵骨，通過優(yōu)化模具的銑削策略、走刀路徑及刀具切削用量茫打，可達到切削負荷均勻居触、提高加工效率、延長刀具壽命的效果老赤。

　　如今轮洋，切削加工技術(shù)正以前所未有的速度快速發(fā)展。我國工具工業(yè)通過技術(shù)改造抬旺、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整弊予、轉(zhuǎn)變經(jīng)營理念以及合資、收購等途徑开财，正在不斷提高新產(chǎn)品開發(fā)能力和用戶服務(wù)能力汉柒。與此同時，國外的工具制造商也加快了在中國設(shè)廠布點责鳍、進行本地化生產(chǎn)的步伐竭翠，這對于提高我國切削加工技術(shù)水平和服務(wù)能力將帶來積極影響。我國廣大刀具用戶應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念薇搁，更加重視切削技術(shù)和刀具應(yīng)用祠劣，充分利用現(xiàn)代切削技術(shù)的最新成果，提高加工效率挺皆，降低制造成本耗萝。模具工業(yè)是切削刀具的主要用戶行業(yè)，也是刀具新產(chǎn)品開發(fā)和技術(shù)服務(wù)的主要對象之一，大力促進以高速舆佩、高效切削為代表的先進切削技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用介腻，將對我國模具工業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。

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