对高速加工技术及其应用于现代模具制造的探究

  本文对于高速切削的定义、机理以及有点进行了简要阐述，并对高速切削模具的机床、刀具技术以及工艺技术进行了研究。
    模具广泛应用于我国的各个领域，是一种非常重要的工艺装备。高速加工作为近些年来迅速发展的一种加工技术，因其高效性以及具有较高的加工精度，已被广泛应用于现代模具的生产制造过程当中，并有着逐渐替代过去的电火花精加工的趋势。
    高速切削的定义及机理
    高速切削不是指某一个确定的切削速度值，它是一个相对概念，其切削速度会随着加工方法及加工条件等的变化而改变。一般情况下。高速切削的速度是同等条件下普通切削的5~10倍，进给速度大约在2~25米每分以上。应该注意的是，高速不是技术指标而是经济指标。换句话说，只有可以得到比较大的经济效益的高速切削才是有意义的。
    高速切削的机理为：因为切削速度较高，从而产生了高应变率，切削产生的切削热使得温度上升，材料软化，导致切削力减小、剪切角减小，从而达到高速薄切削的效果。
    高速切削的优点
    2.1切削效率高
    高速切屑加工具有较高的主轴转速，进给速度快，因此虽然其切削深度较小，但在单位时间内金属的切除量却增加了，从而使得加工效率得到提高。另外，高速切削具有较高的加工精度，因而加工得到的工件具有较高的表面质量，可以节省加工工序，提高加工效率。
    2.2加工质量高
    因为高速切削中的横向切削力比较小，因而可以加工一些常规加工中无法加工的薄壁零件等复杂工件。在高速加工中，绝大部分的热量都被切削带走，从而使得工件的温升以及热变形都很小，使加工精度得到提高。
    2.3经济性较好
   高速切削使得工件的加工效率得到了提高，并且还可以实现将零件的各加工工序在一次装夹中就能够实现，能够加工刚性比较差的工件，刀具的耐用度以及机床的使用率高，从而降低成本，使得高速加工具有良好的经济性。
    基于高速切削的模具制造系统
    模具的生产在制造业中具有十分重要的地位。随着技术的发展进步，高速加工因其效率高、精度高以及经济性好等优点逐渐被用于现代的模具制造业中。在这种情况下。就产生了基于高速切削的模具制造系统。该系统具有模具有很强的再现能力，易控制；并行方式的使用减少了重复劳动，缩短了加工周期；减少返修次数，从而降低成本等优点。基于高速切削的模具制造系统涉及到了现代设计技术、先进制造工艺技术、综合自动化技术、现代系统管理技术等几大技术。
    加工模具的高速切削机床
    在高速切削加工中，要求机床的主轴要有较高的转速，这样才能避免刀具与工件的干涉，从而提高切削质量。因模具的各工序要在一次装夹中完成，故而要求主轴有较大的功率。模具的制作材料有着较高的强度以及硬度，因而要求机床要有很好的刚度。为了提高工作效率，机床一般都需要具有较高的主轴转动以及工作台运动加速度。此外，良好的高速控制系统是高速切削机床必不可少的组成部分。
    在高速切削机床的选用过程中，应该遵循以下几个原则：一是工艺适应性原则，主要包括被加工零件的形状尺寸适应性、加工精度适应性以及生产节拍适应性等；二是性能价格比原则，在机床的选择中，应该根据模具加工的特点来选择使用的机型，并不是机床价格越便宜越好，应该注重机床的性价比；三是风险规避原则，在购买机床之前一定要进行市场调研，从而降低风险，要选择信誉良好的品牌，选择多个品牌对机床的各项性能进行比较，货比三家，若需要招标，则应该注意对技术指标的确定应公正、合理、先进。
    高速切削模具的刀具技术
    在高速切削加工中，刀具是能否实现高速加工的重要因素。刀具的性能对于高速切削起着至关重要的作用。因切削速度较高，因此刀具材料需要有较好的耐高温以及耐磨损性能。目前，常见的高速切削刀具材料主要有硬质合金、陶瓷、金刚石以及立方氮化硼等。在选择刀具材料是，应充分考虑到刀具材料跟工件材料的适配性问题，选择适合的刀具材料。
    若主轴转速大于12000转每分，则需要注意刀具的动平衡问题。若刀具没能达到动平衡，在加工过程中会出现刀具轴线偏摆现象，从而降低工件的加工精度，减少刀具寿命。在进行高速切削刀具的选购时，刀具必须达到规定的动平衡标准，在刀具系统安装完毕后，还应该整体调整，保证其能达到动平衡标准。
    高速切削模具的工艺技术
    6.1切削方式的选择
    在高速切削模具的加工过程当中，应尽量选择顺铣的切削方式。这是因为在加工时，逆铣比顺铣产生的热量要多得多，径向作用力大很多，并且逆铣时刀具的刀刃所受拉应力与顺铣时的压应力相比，受力状态比较差，从而减少了刀具的使用寿命。
    6.2加工阶段及策略
    高速切削的加工阶段包括粗加工阶段、半精加工阶段以及精加工阶段。在模具的粗加工阶段应该采用高切削速度、高进给率以及小切削量的方式，同时还可以采用偏置加工、赛车线加工以及摆线粗加工的策略来优化刀具的轨迹。半精加工阶段需要对最大剩余加工量、最大允许加工余量和半精加工过程中刀心的轨迹进行计算，以保证该阶段后的工件表面剩余加工余量均匀。精加工阶段主要采取三维偏置、最佳等高精加工等工艺策略。

    高速加工技术在现代模具制造中的应用越来越广泛。我国在这一领域应经取得了一定的研究成果，但这些还远远不足以满足我国模具市场的需求。因此，对于高速加工技术在现代模具制造中的应用加以研究，具有很重要的现实意义。