高速切削在模具數控加工中的技術應用分析

王東杰

(奉化區工貿旅游學校，浙江 寧波 315500)

一、高速切削技術的理論概述

高速切削主要是利用硬質材料（刀、磨具）等，在確保加工質量與精度的同時，快速完成材料的切除工作，其核心理念就是高速，但是在多樣化的加工工件中，為了有效提高加工速度，所采用的加工方法具有多樣性，所以當前對高速切削的定義有很多，其所使用的范圍以及工程也不同。現階段在定義高速切削時，在速度方面，將其規定為高速切削主要是指速度為常規切削的5-10 倍，在加工階段，切削線速度范圍在500、7000m，而在主軸速度方面，認為每分鐘的轉速在8000 轉以上則被視為高速加工，在設備使用方面，將具有強度高、韌性高、耐磨性好的刀具視為高速切削。

一般而言，高速切削具有以下優勢，一是可以節省約30%的時間，相較于傳統切削，高速切削的進給速度是其5-10 倍，且切削的過程中施力較小，應用于模具數控加工中，可以將機動時間、輔助時間降到最低。二是高速切削技術可以避免工件變形，這是由于在工件生產的過程中，切削熱沒有時間向工件中傳遞，出現熱變形的情況。三是高速切削可以減少加工中所需的能源消耗以及資源，這是由于在單位功率內，金屬切除率可以達到最高，這就導致能源與設備的利用率顯著提高，減少總資源的消耗量。四是高速切削具有較高的材料去除率，由于切削速度快，所以在單位時間內，且材料切除率是原來的三倍以上，在汽車行業、模具制造行業中尤為適用，在一次裝夾流程中完成的加工工序有很多，如粗加工、半精加工、精加工，即使型面較為復雜，在加工的過程中也可以滿足零件表面所需的質量，將手工修理、電加工等工序降到最低。四是高速切削在模具數控加工的過程中具有較高的精度，可以有效改變傳統原有頻率的工藝系統，確保模具可以平穩加工，并且由于工件的熱變形較少，所以可以有效確保加工表面的精度與質量[2]。

雖然高速切削具有較高的應用優勢，但是其也存在一定的弊端，首先高速切削的設計具有較高制造成本，需要進行高額的投資，一些中小企業不具有充足的資金引進該技術。其次，高速切削由于轉速較高，所以在工作的過程中，需要做好安全防護措施，在高速運轉小，即使是小切削也會具有較大的沖擊力，一旦飛到人體上，就會威脅人們的生命安全。再次，高速切削的刀具極易磨損，刀具使用時間較短，其后續維護維修成本較高。最后，高速切削中缺乏編程以及操作技術人才，需要在培訓結束后進行上崗工作。

二、高速切削在模具數控加工中的技術應用要求

（一）模具機床要求

相較于傳統切削的模具數控加工方法，高速切削對機床具有較高的要求，據調查，模具數控機床中超過80%的資金都用于購買模具機床，一般而言，高速切削對模具機床的要求體現如下。首先，在主軸方面要求機床具有較高的轉速，主軸轉速直接決定高速切削是否可以正常運轉，確保刀具在切削過程中，不會與加工工件產生摩擦，進一步提高切削的性能。其次，對機床剛度具有一定要求，模具材料制作環節的強度、硬度高，而高速切削中刀具直徑有限，具有較長的伸長性能，所以在工作的過程中，經常會出現震顫的情況，這時為了確保模具的精度，應確保機床剛度極好。最后，機床中的高速控制系統應具有良好的性能，不斷優化具體算法、前饋控制程序，確保高速切削加工的應用效率[2]。

（二）切削工具要求

高速切削技術中切削工具應具有耐久性、安全性，依據加工對象來進行刀具材料、刀具刀尖形狀、刀具刀尖的結構予以選擇，并且要對刀具強度、刀具結構進行固定，當前在可以將細晶粒硬質合金、硬質合金土層、金屬陶瓷、聚晶金剛石、立方氧化硼作為主要的刀具材料，確保其具有一定的抗磨損性能，延長刀具的使用時間，確保切削安全。

（三）掌握切削數控編程策略

在數控編程中需要注意的內容有很多，一是要將斜式、圓弧形的下刀應用在模具加工、模具過度環節，避免與工件材料直接接觸，尤其是在端點處，要以圓弧形式完成連接，禁止采用直線連接的方式，確保切削層之間可以順利過渡。二是在設置切削參數時，要確保其平穩性，控制切削厚度、進給量。三是要利用數控編程分析模具刀具的可靠性，考慮刀具的使用條件以及切削能力，并且需要開展模塊化設計，數控系統的性能優越，作為一種編程語言，可以通過單元組合控制模塊，這時就需要利用獨立模塊的功能，考慮數控機床的生產性能，并利用數學計算公式，將現存的模塊化問題解決。

結束語：綜上所述，高速切削在模具數控加工中的應用價值顯著，因此相關部門需要掌握高速切削技術的應用優勢，并從模具機床、切削工具、掌握切削數控編程策略等方面滿足其模具數控加工中的應用，為模具加工企業的可持續發展奠定良好的基礎。