基于高速切削的模具加工技术

梁 骞，侯 淼

沈阳第一机床厂，辽宁 沈阳 110142

模具是制造业中较为重要的工艺型装备，在当前的工业生产中占有相当重要的地位。使用模具所生产具体成品都具有相当高的精度、高生产率、高一致性、高复杂程度的特点，这在所有的加工制造的方法是无法实现的。模具的加工有着具体的特殊性比如精度高、工件比较精细等特点，与通常的机械加工是有着很大的差异的，由于模具得形状比较复杂，其工作的部分通常都属于多维的复杂曲面所构成；其所选用的材料一般情况下都是硬度比较高的，通常都是由硬质合金或淬火工具钢所特殊制成的；其制造的周期通常都比较短。最为常见的模具的加工方法都属于电火花加工和普通切削加工，整个过程因为需要抛光、手工打磨，从而直接导致了加工的效率比较低下，而加工的精度上也是大打折扣。如果选用了高速切削技术的加工模具，就能大大提高加工精度、生产效率、使用寿命等。

1 高速切削机床的选择

实现高速切削的关键和前提，就是是否选择了性能良好的高速切削机床，具有高精度的高速主轴是高速切削机床技术的基础。所以说选择可靠的机床，是实现高速切削加工的关键，在具体的工作中我们必须要结合实际情况，经过综合的考虑分析和详细了解了模具加工整个过程的具体要求和加工企业的具体经济环境等一系列因素。才能选择出适合企业工作环境的高速切削加工模具的机床。

1.1 良好的工艺适应性

所选择的机床功能一定要完全符合需要加工的模具的实际形状以及模具的尺寸精度以及生产过程中的一些具体要求。

1.2 高的性能价格比

通常情况下，模具加工都是以高转速作为唯一特征的HSM型高速加工中心。

1.3 大功率和高主轴转速

在涉及到模具型的腔曲面进行的高速加工过程中，选用刀具的直径相比都很小，而且机床主轴转速要求又是很高（通常都是80，000r/min～20，000 r/min之间）；为了实现一次装夹就能顺利实现模具的精加工和粗加工，所以对主轴的功率要求都是很大。

1.4 高精度控制系统

在进行加工模具型腔的过程中，一般情况下都是选用悬伸量相比较大的立铣刀（小直径），因为模具所选材料的硬度和强度都相当地高，所以在整个加工的过程就会容易出现颤振。所以，一定要选用刚性好、精度高的高速电主轴。另外，机床还需要满足一定高度的动、静刚度，这样就可以稳定地提高具体的跟踪精度、定位精度和抗振能力。要选用能够和高速机床相配套的CAD/CAM软件，尤其是在用于高速切削模具的具体软件。

2 基于高速切削的模具加工技术特点

通常情况下高速切削的最大切削速度要比普通切削速度高出5～10倍，不过现在也有一些学者认为机床事物主轴转速只有超过了15000 r/min才能算得上是高速切削。高速切削技术加工的最大优势就在于提高了加工精度和加工效率，降低了切削力，同时还能减少切削热对具体工件的影响和磨损，从而实现了工序的集约化，所以说高速切削技术加工属于一项高质量、高效率的新型加工技术。

高速切削加工技术对模具的加工工艺会引发一定的影响，它不但改变了传统模具加工所采用的“电火花加工→手工打磨→抛光”或“退火→铣削加工→热处理→磨削”的工艺流程，还替代了传统的所有工序。下图就是高速切削加工工艺与传统加工工艺在模具加工中的比较图。

a 传统模具加工工艺图

b 高速切削加工工艺图

在模具加工中的比较图高速切削加工模具的优势主要表现在：首先、高速切削技术大大提高了加工效率，不仅机床进给快、转速高，而且粗精加工能够一次完成，大大地提高了生产效率，再结合数控技术，模具的制造周期可缩短30%～4O% ；其次、高速切削加工切削力可降低30%以上，95%～98%的切削热被切屑带走，模具和刀具的热变形很小，切削过程工作平稳、振动小，大大提高了模具的加工精度和加工质量；再次、高速切削技术不仅可应用于淬硬模具的直接加工(尤其是半精加工和精加工)，在电火花电极加工、快速样件制造以及模具的快速修复等方面也得到广泛应用。

随着现代加工技术的不断发展，高速切削技术在模具加工中的应用显示出其无可比拟的优势，对模具加工工艺产生了巨大影响。高速切削加工技术可以大大提高生产效率、降低加工成本、改善加工质量，在模具工业中的应用前景十分广阔。

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