模具在制造業(yè)產(chǎn)品研發(fā)、創(chuàng)新和生產(chǎn)中所具有的獨特的重要地位，使得模具制造能力和水平的高低成為國家創(chuàng)新能力的重要標志。在現(xiàn)代模具的成形制造中抡爹，由于模具的形面設計日趨復雜，因此對模具加工技術(shù)提出了更高要求芒划，即要保證高的制造精度和表面質(zhì)量冬竟，又要追求加工表面的美觀。另一方面鼻昼，隨著全球化的進程悟津，制造業(yè)的國際競爭也變得越來越激烈，為了在競爭中立于不敗之地吸坐，許多企業(yè)都致力于“降低成本”宗瓢、“縮短交貨期”等。模具的高精度化痢抹、高效化加工已成為模具工業(yè)重要的目標旷厨。當今世界模具制造業(yè)面對的諸多矛盾中，效率是最主要的矛盾祷罩。實踐證明哺裳，只有通過對效率的不斷追求，才能經(jīng)濟有效的處理好其他矛盾隔抒。所以坛饥，在現(xiàn)代模具制造技術(shù)的發(fā)展中，效率被推到了最為突出的位置课娃。高效切削技術(shù)成為現(xiàn)代模具制造技術(shù)的主流吴澜，是必然的發(fā)展趨勢。

　　作為模具應用中的術(shù)語——“高速切削（HSC）”實際上意味著兩個不同的方面杖虾。首先烂瘫，它意味著在很高的主軸轉(zhuǎn)速和超高的進給率的精加工保證加工后表面光潔度好到足以明顯降低，甚至消除在鉗工臺上的輔助手工精加工奇适。另外坟比，這個術(shù)語還指在高的金屬切除率下進行重粗加工。因此嚷往，高速切削是高效加工的手段之一葛账，更重要的是高速切削可以導致工藝替代，從而簡化生產(chǎn)工藝流程皮仁。在模具制造中用高速硬銑替代電火花加工是一個十分典型的例子籍琳，淬硬后的工件可在一次裝夾下通過粗銑和高速精銑加工成成品。這方面還反映出贷祈，高速硬銑的應用趋急，為模具制造實現(xiàn)CAD/CAM/HPC的集成創(chuàng)造了條件。高速硬銑工藝無疑給模具制造技術(shù)帶來了一次重大變革。

　　但是呜达，高效切削（HPC）不僅僅是速度的提高姚垂，HPC銑削被描述為能滿足提高金屬去除率要求的銑削加工。銑削單位時間的材料切除量可用Q=ae×ap×vf/1000=ae×ap×fz×z×n/1000(cm3/min)來表示蜈率。銑刀所能達到的材料切除率已成為衡量銑刀加工性能的一個重要指標翎憨。fz是其中一個重要的參數(shù)，它和諸多因素有關魔辉，如被切削下來的材料的切屑厚度。在加工某一類特定的工件材料時借倘，為了獲得最佳的切屑厚度阀霸，需要采用不同的切削參數(shù)。編制CNC加工程序時需要輸入的每齒進給量可用以下公式計算：fz＝h/sinκ枣象。針對某一類工件材料屠剥，給出的h值有一個數(shù)值范圍，其中較小的數(shù)值為切削起始點的切屑厚度值舶舅。在機床功率達50hp的加工中心上銑削加工鋁或非鐵族合金時莫彩，推薦的切屑厚度范圍為h=0.051～0.076mm；加工不銹鋼奸闽、鋁合金和耐熱超級合金時琼牧，推薦的切屑厚度范圍為h=0.076～0.152mm；加工鋼哀卫、鑄鐵和球墨鑄鐵時巨坊，推薦的切屑厚度范圍為h=0.152～0.254mm。如果采用大于推薦值的切屑厚度此改，則要冒著刀片過載和切削刃崩損的風險趾撵。

　　一種提高刀片承載能力的方法是增加刀片的尺寸，如增加厚度來提高刀齒的強度共啃。銑刀的立裝刀片結(jié)構(gòu)占调，將通常刀片承受載荷的平截面改為立截面，不改變刀片尺寸移剪，而只改變刀片安裝方向來增加刀片承載能力究珊，如HELITANG立裝螺旋刃銑刀。

　　從切屑厚度h值入手來提高切削效率是近年高效切削的一個卓有成效的思路挂滓。

　　切屑厚度h=fz×sinκ與刀具的主偏角有關苦银，對于直刃面銑刀立銑刀，主偏角一定赶站，切屑厚度也是恒定幔虏。而圓形銑刀例外，圓弧切削刃每一點的主偏角是變化的。當圓弧刃切削時奥徒，如90時切屑厚度是1嫉卵，那么70時就是0.94，60為0.87吐捞，45時為0.71移卢。圓刀片切出的切屑厚度將隨著切削深度的增加而增大。因此吹蜡，可采用平均切屑厚度hm來表示圓刀片的切削厚度涩凑。對于不同類型的工件材料，典型的hm值選取范圍與上述h值的選取范圍相同锤衡。

　　將一種圓刀片與一種90刀片的切削情況作比較宜掏。如果兩種刀片采用相同的切削深度和每齒進給量進行切削，則它們切除的切屑量也完全相同试郎。但是惹虏，如果當切削深度為圓刀片內(nèi)切圓的1/2時，圓刀片的切屑厚度將減薄29%泻帮，這是因為圓刀片與工件徑向接合的切削刃較長的緣故精置。換言之，如果圓刀片和90刀片各自切除的切屑量相等锣杂，而圓刀片切削產(chǎn)生的切屑長度比90刀片長約50%脂倦，則圓刀片切出的切屑厚度必然會大幅度減薄。此時蹲堂，如果進給量保持不變狼讨，而切削深度減小至等于銑刀圓刀片的25%，則在切屑量相等的情況下柒竞，圓刀片銑刀切出的切屑厚度將減薄50%政供。為了達到通過減薄切屑厚度來提高生產(chǎn)率的目的，選取的最大切削深度應為圓刀片內(nèi)切圓的20%～25%朽基。

　　由于切屑厚度隨著切削深度的變淺而減薄布隔，因此為了獲得高的加工生產(chǎn)率，需要通過提高進給率來補償較小的切削深度稼虎。無論是使用圓刀片或是小主偏角的銑刀衅檀，均可利用切屑減薄效應來實現(xiàn)高進給率銑削。

　　因此敬挂，在確定輸入CNC加工程序的每齒進給量時倾氮，將變量平均切屑厚度hm和主偏角κχ代入計算公式fz=hm/sinκ中，進給率可獲得大幅度提高永韭。

　　利用軸向減薄技術(shù)的例子：這個任務涉及到寬1500mm英甜、長1500mm卡撤、厚430mm及硬度HRC36～40的P20模具鋼的粗加工。模具的設計上需要在粗加工時切除超過2000kg的材料埃灿。為了完成這個重載粗加工任務企亮，需要大量時間和資源。最初使用直徑4in（1in=25.4mm绝开，下同）的圓刀片銑刀用于粗加工讶里，刀片的每個切削刃通常僅能連續(xù)加工約15min，對于淬硬的P20工具鋼的加工參數(shù)為切深1mm剑督、進給速度約為1000mm/min谆精。而且，這種粗加工刀具具有很大的刀尖圓弧半徑味测，那意味著精加工刀具最終將要碰到更多的加工量截胯。解決方案是用D100的仿形銑刀。使用IC908牌號的D12刀片起宽，在轉(zhuǎn)速450r/min、切深1.5mm時獲得了1650mm/m的進給速度济榨。使用這把銑刀時坯沪，每個切削刃的刀片壽命1h，為原來的4倍擒滑。但這還是不能令人滿意腐晾。后來，采用了ISCAR的FEEDMILL飛碟銑刀丐一，這個系列刀具使用一種特殊形狀的三角形刀片藻糖，它能承受高達每齒3.5mm的進給量。三角形的刀片使用大的圓弧半徑库车，切削刃外形使得刀具在很高的進給速度下運轉(zhuǎn)巨柒，每齒切除量很大。另外柠衍，刀片設計成底部帶有一個凸臺洋满，能裝到刀片座上相匹配的孔里。這使得刀片能承受更高的切削力枪岖，使其能運轉(zhuǎn)于比常規(guī)更高的進給速度居然。有了這種設計，刀片被更牢固地夾緊仑连，并因此能釋放通常作用到夾緊螺釘?shù)拇蟛糠謶χ：啊Ｓ谑乔邢髁ρ剌S向作用到主軸上，即使加工時有長的懸伸也有助于提供穩(wěn)定性瀑尔。加工時阎臂，主軸上的懸伸超過203mm嘶刚，使用D63mm的FEEDMILL、切深為1mm蚊凫，以轉(zhuǎn)速800r/min和進給速度6350mm/min運轉(zhuǎn)盲赚。小的主偏角減薄切削使每齒能承受更高的進給。

　　小主偏角減薄切削技術(shù)也可用在模具加工的其他銑刀肛英，如八角銑刀片每齒進給可達3.0mm膘椿、變形金剛銑刀每齒進給1.0mm和牛鼻刀每齒進給1.5mm。

　　這種高進給技術(shù)不僅用于專門的FEEDMILLL林索，在最常規(guī)的可轉(zhuǎn)位立銑刀上也得到了應用笙隙。例如，ISCAR可裝在常規(guī)立銑刀上的APKT10和ADKT15的高進給銑刀片坎缭，這種多刃型大進給圓角刀具的設計理念是在有限的刀具外徑內(nèi)竟痰，根據(jù)以往的刃數(shù)設計方法，將切削刃尺寸縮小掏呼，但又不會降低刃口強度坏快。將大進給圓角立銑刀的刀片主切削刃半徑設定為R8。與半徑同為R8的圓刀片相比憎夷，它具有相同的刃口強度莽鸿，但又最大限度地縮小了刀片面積。如ADKT1505R8T-FF拾给，每齒進給可達1.5mm祥得，是普通銑刀ADKT1505PDR的5～10倍。

　　改變切屑截面還可以減小切削力蒋得。模具的深腔加工常被振動問題所困擾级及，刀具采用大的懸伸量加工深的部位，其剛性與懸伸長度的四次方成反比额衙，加工效率的主要制約因素是加工振動饮焦，所以必須降低走刀速度。通過改變切屑的形狀割对，可以在切屑截面不變的情況下提高走刀速度揖姆，或者在同等金屬去除率的情況下，可以降低切削阻力和消耗功率15%～30%援漓。

　　ISCAR風火輪銑刀圓刀片的波形刃將長的切屑分屑眼厕，降低了切削力，使銑刀在10倍長徑比的條件下也能穩(wěn)定可靠的切削标康，同時碎的切屑在深腔中較容易排出半就，避免了長切屑對加工的糾纏，以及被二次切削的可能胃肖。特別為模具工業(yè)設計的鋸齒形刀片吸自，用于深腔加工叭静，刀具穩(wěn)定性高，排屑流暢窥扭，切削力小给庶。

　　從上述內(nèi)容可以看出，HPC的焦點是優(yōu)化切削效率逼肯，以獲得最大的材料切除率耸黑。與HSC不同的是，HPC通常將主軸轉(zhuǎn)速控制到一定的程度篮幢，既產(chǎn)生很大的切削力矩和功率大刊，又允許較大的進給和兼顧一定的吃刀深度。HPC也不同于傳統(tǒng)的大余量切削三椿，在大余量切削方式下缺菌，刀具充分切入材料，而HPC僅利用刀具有效直徑的一小部分進行切削搜锰，為提高進給速率和材料切除率酌留余地伴郁。因此，HPC是決定一個加工過程性能潛力的關鍵技術(shù)量值蛋叼，與傳統(tǒng)的加工技術(shù)相比蛾绎，能提高200%~500%。更廣義的解釋就是鸦列，HPC這個名詞還意味著對整個加工工藝鏈進行優(yōu)化，目標是還要將生產(chǎn)成本降低10%～30％鹏倘。

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