高速加工技術在模具制造過程中的幾點思考

煙臺市機電工業學校 許秀舉 趙洪勝

高速切削技術具有高主軸轉速（8 000～50 000r/min）、高進給（5～40m/min）和高切削速度（大于610m/min）等特點，不僅降低了切削力和切削溫度，而且非常有效地減少了切削過程中的自激振動，有利于提高加工精度和表面質量，同時提高了生產效率，降低了生產成本，所以在模具制造行業中得到廣泛地應用。在國內，由于資金、技術等方面的原因，應用高速切削生產模具還處于初期階段，還存在機床、刀具、工藝以及復雜的計算機編程技術等方面的一些問題需要解決。

1.機床方面

因為模具生產的多樣性和復雜性，對高速切削加工的數控機床要求也不盡相同，比如模具精加工和硬切削加工需要數控高速機床，模板、模架加工需要精密、高效數控機床等。目前我國高速機床的利用率3%～5%。模具企業也有相當的單位購買高速機床，從6 000～40 000r/min的都有。

高速機床的技術參數要求主要有以下幾點：

加工中心主軸大功率、高轉速，滿足粗精加工；精加工模具要用小直徑刀具，機床一般要達到15 000～20 000r/min。通常主軸轉速在10 000r/min以下的機床可以進行粗加工和半精加工，達不到精加工的精度；無法達到400m/min以上的切削速度。

2.刀具方面

應用于高速機床的切削刀具主要需要解決刀具成本、刀具壽命、適合于刀具的切削工藝參數等問題。根據不同的加工對象合理選擇刀具，如硬質合金涂層刀具、CBN和金剛石燒結層刀具，采用小直徑球頭銑刀進行模具表面精加工。根據Millstar公司的介紹TiAlN（鋁氮化鈦）超細晶粒硬質合金涂層刀具由于潤滑條件好，比（TiCN）硬質合金涂層刀具抗磨損性能更好，可用于切削模具鋼。

選用國產刀具，很少有推薦高速銑削的技術參數的，有必要做試驗，取得比較滿意的參數，最好選用固定的刀具生產廠家，減少試驗的次數，形成加工技術標準，這樣可以提高設備有效利用率，降低生產成本，可以取得較好的經濟效益。

3.工藝方面

高速切削加工模具的基本要求大致為高切削速度>400m/min。小直徑刀具，高轉速；小進給量，小刀紋。每齒0.01～0.1mm；切削負載連續穩定，減少突變，緩退緩進；保持單刃切削；保持均勻精加工余量。

高速切削加工要求正確的選擇刀具路徑和編程，保持切削載荷平穩和相對平穩的進給量和進給速度，在平面切削中使用圓弧拐角。盡量避免拐角的銑削運動以及工件外的進刀與退刀運動，直接從輪廓進入下一個深度。或者采用螺旋線或斜向進給切入。在高速切削過程中要保持恒定每刃進給，提高質量，延長刀具壽命。

4.軟件方面

高速切削技術對CAM軟件在生成刀具軌跡時要具備以下功能：①保持刀具軌跡的平穩，避免突然加速或減速。②應避免刀具軌跡走刀方向的突然變化，以免因局部過切而造成刀具或設備的損壞。③殘留余量加工或者清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應采用多次加工或采用系列刀具從大到小加工，避免用小刀一次加工完成，還應避免全力寬切削。④下刀或行間過渡部分最好采用傾斜式下刀、螺旋下刀或圓弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料；行間采用圓弧連接。⑤刀具軌跡裁剪修復功能也很重要，可通過精確裁剪減少空刀，提高效率，也可用于零件局部變化時的編程，此時只需修改變化的部分，無須對整個模型進行重編。⑥刀具軌跡編輯功能非常重要，避免多余空走刀、抬刀，可通過對刀具軌跡鏡像、復制、旋轉等操作，避免重復計算。⑦可提供優秀的可視化仿真加工模擬與過切檢查。

在Delcam PowerMILL、UG、MasterCAM等軟件中，都開始對高速切削加工編程技術進行研究，開發了高速切削自動編程軟件模塊，以上問題都得到了較好地解決。尤其是Delcam PowerMILL軟件更人性化，簡單易學，初學者上手很快。因其豐富的加工策略、強大的后臺編輯功能、高速的運算速度和開放的二次開發接口，都為高速切削提供了便利。

5.結語

總之，模具市場對高速加工有強烈需求，但是技術跟不上。起步晚，基礎較差，整體技術水平不高，發展緩慢。需要各個方面協調發展，產學研結合，加大投入，綜合利用各個方面力量推動高速切削在模具制造中的應用。我們希望，通過各方面的努力，在市場需求的推動下，通過技術進步，像汽車、機床、家電一樣，在不遠的將來，我國不但要成為模具生產大國，而且要成為模具生產強國。

模具的加工技術在不斷的變革當中，從20世紀80年代以全手工為主的型腔制作，到現在由數控加工中心為主導的自動化模具加工，科技的發展讓模具行業生機勃勃。