高速加工技术在模具制造过程中的几点思考

烟台市机电工业学校 许秀举 赵洪胜

高速切削技术具有高主轴转速（8 000～50 000r/min）、高进给（5～40m/min）和高切削速度（大于610m/min）等特点，不仅降低了切削力和切削温度，而且非常有效地减少了切削过程中的自激振动，有利于提高加工精度和表面质量，同时提高了生产效率，降低了生产成本，所以在模具制造行业中得到广泛地应用。在国内，由于资金、技术等方面的原因，应用高速切削生产模具还处于初期阶段，还存在机床、刀具、工艺以及复杂的计算机编程技术等方面的一些问题需要解决。

1.机床方面

因为模具生产的多样性和复杂性，对高速切削加工的数控机床要求也不尽相同，比如模具精加工和硬切削加工需要数控高速机床，模板、模架加工需要精密、高效数控机床等。目前我国高速机床的利用率3%～5%。模具企业也有相当的单位购买高速机床，从6 000～40 000r/min的都有。

高速机床的技术参数要求主要有以下几点：

加工中心主轴大功率、高转速，满足粗精加工；精加工模具要用小直径刀具，机床一般要达到15 000～20 000r/min。通常主轴转速在10 000r/min以下的机床可以进行粗加工和半精加工，达不到精加工的精度；无法达到400m/min以上的切削速度。

2.刀具方面

应用于高速机床的切削刀具主要需要解决刀具成本、刀具寿命、适合于刀具的切削工艺参数等问题。根据不同的加工对象合理选择刀具，如硬质合金涂层刀具、CBN和金刚石烧结层刀具，采用小直径球头铣刀进行模具表面精加工。根据Millstar公司的介绍TiAlN（铝氮化钛）超细晶粒硬质合金涂层刀具由于润滑条件好，比（TiCN）硬质合金涂层刀具抗磨损性能更好，可用于切削模具钢。

选用国产刀具，很少有推荐高速铣削的技术参数的，有必要做试验，取得比较满意的参数，最好选用固定的刀具生产厂家，减少试验的次数，形成加工技术标准，这样可以提高设备有效利用率，降低生产成本，可以取得较好的经济效益。

3.工艺方面

高速切削加工模具的基本要求大致为高切削速度>400m/min。小直径刀具，高转速；小进给量，小刀纹。每齿0.01～0.1mm；切削负载连续稳定，减少突变，缓退缓进；保持单刃切削；保持均匀精加工余量。

高速切削加工要求正确的选择刀具路径和编程，保持切削载荷平稳和相对平稳的进给量和进给速度，在平面切削中使用圆弧拐角。尽量避免拐角的铣削运动以及工件外的进刀与退刀运动，直接从轮廓进入下一个深度。或者采用螺旋线或斜向进给切入。在高速切削过程中要保持恒定每刃进给，提高质量，延长刀具寿命。

4.软件方面

高速切削技术对CAM软件在生成刀具轨迹时要具备以下功能：①保持刀具轨迹的平稳，避免突然加速或减速。②应避免刀具轨迹走刀方向的突然变化，以免因局部过切而造成刀具或设备的损坏。③残留余量加工或者清根加工是提高加工效率的重要手段，一般应采用多次加工或采用系列刀具从大到小加工，避免用小刀一次加工完成，还应避免全力宽切削。④下刀或行间过渡部分最好采用倾斜式下刀、螺旋下刀或圆弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料；行间采用圆弧连接。⑤刀具轨迹裁剪修复功能也很重要，可通过精确裁剪减少空刀，提高效率，也可用于零件局部变化时的编程，此时只需修改变化的部分，无须对整个模型进行重编。⑥刀具轨迹编辑功能非常重要，避免多余空走刀、抬刀，可通过对刀具轨迹镜像、复制、旋转等操作，避免重复计算。⑦可提供优秀的可视化仿真加工模拟与过切检查。

在Delcam PowerMILL、UG、MasterCAM等软件中，都开始对高速切削加工编程技术进行研究，开发了高速切削自动编程软件模块，以上问题都得到了较好地解决。尤其是Delcam PowerMILL软件更人性化，简单易学，初学者上手很快。因其丰富的加工策略、强大的后台编辑功能、高速的运算速度和开放的二次开发接口，都为高速切削提供了便利。

5.结语

总之，模具市场对高速加工有强烈需求，但是技术跟不上。起步晚，基础较差，整体技术水平不高，发展缓慢。需要各个方面协调发展，产学研结合，加大投入，综合利用各个方面力量推动高速切削在模具制造中的应用。我们希望，通过各方面的努力，在市场需求的推动下，通过技术进步，像汽车、机床、家电一样，在不远的将来，我国不但要成为模具生产大国，而且要成为模具生产强国。

模具的加工技术在不断的变革当中，从20世纪80年代以全手工为主的型腔制作，到现在由数控加工中心为主导的自动化模具加工，科技的发展让模具行业生机勃勃。