浅谈高速切削的模具加工技术
模具制造中高速加工技术的应用浅析
模具制造中高速加工技术的应用浅析摘要:目前国内模具型腔一般都釆用电火花加工成型,电加工模具的质量和数量在现代化生产的背景下,已经远远不能满足要求。
高速加工技术的出现使模具制造技术登上了一个新台阶,本文在介绍高速加工技术在模具制造中的优越性的基础上,对采用的面向高速加工的加工机床特点和NCP系统工艺措施展开讨论,希望对行业发展有所帮助。
关键词:高速模具优越工艺编程系统1 模具高速加工的优越性与常规切削加工相比,高速加工不论在速度还是质量上都具有不可比拟的优势,主要表现在以下几个方面。
(1)由于采用高的切削速度和高的进给速度,这就使得单位时间内处理的金属材料增多,大大提高了生产效率。
此外,“一次过”技术真正实现了模具加工过程的精简化,用高速加工中心或高速铣床加工模具,可以一次作业完成型腔的粗、精加工和模具零件其它部位的机械加工,这就有效的减少了反复作业的时间,比传统的方法效率提高了好几倍。
而且,高速加工过程不需要传统机床中的电极,也不需要后续的手工研磨与抛光程序,因此,使得模具的生产和开发效率都大大提高。
(2)在高速加工作业中,要达到提高零件表面质量的目的只需要采用较少的步距。
高速生产过程中,高速切削以高于常规切速10倍左右的切削速度对零件进行高速加工,这就减少了表面粗糙化现象,一般来说多余的毛坯材料再被切割下来的瞬间就被带离工件,不会影响后续的处理,所以,通过高速加工技术生产出来的零件残余很少。
(3)在传统的切削作业中,由于作业时间长,工件内的热量散发不出去,从而导致材料质地变软变形,而由于高速加工时切削力大大降低、大部分切削热都随着切屑散发,所以因热量导致工件变形的情况很少发生。
(4)高速加工技术的主轴转速稳定,切削过程中产生的95%以上的热量都被切屑迅速带走。
机床主轴以10000～80000r/min的高转速运转,激振频率和“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围相差很大,减小了共振作用造成的不稳定,使零件的整个加工过程平稳无冲击。
模具高速加工技术与策略
模具高速加工技术与策略2023-10-27•模具高速加工技术概述•模具高速加工技术种类•模具高速加工策略•模具高速加工技术实际应用与案例分析•模具高速加工技术的发展趋势与挑战目录01模具高速加工技术概述模具高速加工是一种先进的制造技术，通过高速度、高精度的切削和磨削等工艺，实现模具的高效、精确制造。
高速加工技术主要依赖于高性能的机床、刀具和磨具等设备，以及先进的CAD/CAM软件和工艺技术。
模具高速加工的定义模具高速加工的特点高速加工技术可以显著提高切削速度和磨削速度，缩短加工时间，提高生产效率。
高速度高精度高可靠性低能耗高速加工技术可以实现高精度的切削和磨削，提高模具的制造精度和表面质量。
高速加工技术可以减少切削力和磨削力，降低模具制造过程中的故障率，提高生产可靠性。
高速加工技术可以显著降低切削和磨削过程中的能耗，减少环境污染。
高速加工技术开始得到研究和应用，主要涉及高速切削和高速磨削等工艺。
20世纪80年代高速加工技术逐渐成熟，开始广泛应用于模具制造领域。
20世纪90年代随着计算机技术和数字化制造技术的发展，高速加工技术逐渐向数字化、智能化方向发展。
21世纪初模具高速加工技术的发展历程02模具高速加工技术种类数控铣削加工可以实现高效率的模具加工，减少加工时间和成本。
高效加工适用于各种复杂形状的模具加工，能够满足不同需求。
灵活多变数控铣削加工具有高精度和高稳定性，能够保证模具的精度和质量。
高精度数控铣削加工电火花加工适用于各种硬质材料和复杂形状的模具加工。
电火花加工适用性广通过使用高效电源和优化加工参数，可以提高加工效率。
高效率电火花加工过程中产生的废料和有害气体较少，有利于环境保护。
环保性激光切割加工高精度激光切割加工具有高精度和高速度，适用于各种材料的精细切割和打标。
高效性激光切割加工可以实现快速切割和高效生产，提高生产效率。
安全性激光切割加工过程中产生的热量和辐射较少，使用安全可靠。
03经济性水切割加工过程中使用的水和磨料成本较低，降低了生产成本。
高速切削技术研究
高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺，它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。
该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。
在高速切削过程中，刀具以极高的速度旋转（通常超过每分钟数千转），同时进给速度也相应提高。
这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热，从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。
此外，由于切削力的降低，高速切削还可以减少振动，进一步提高加工精度。
高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高效率：与传统切削相比，高速切削可以显著提高材料去除率，缩短加工时间。
研究表明，高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。
2.高精度：高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动，从而提高加工精度。
此外，由于切削热的影响较小，工件的热变形也得到了控制。
3.高质量表面：高速切削产生的切削热较低，这有助于减少工件的烧伤和裂纹，从而获得更好的表面质量。
4.刀具寿命延长：高速切削可以降低切削力，减少刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命。
5.节能减排：高速切削技术可以实现更高的材料去除率，从而减少能源消耗和碳排放。
然而，高速切削技术也存在一些挑战，如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。
因此，在实际应用中，需要根据具体加工需求和技术条件，合理选择切削参数和刀具，以确保高速切削技术的有效性和经济性。
总之，高速切削技术作为一种先进的制造工艺，具有高效率、高精度、高质量表面等优势，但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。
高速切削技术及其在模具工业中的应用
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高速切削技术在模具加工中的应用
高速切削技术在模具加工中的应用随着技术的不断进步和发展，高速切削作为一种非常先进的前沿技术已经在制造行业中得到了快速的发展和应用，并取得了不错的经济效益和社会价值。
本文首先简要介绍了高速切削技术的基本内涵，然后重点论述了高速切削的技术特点及其在模具加工中的应用，最后将高速切削与普通机加工及电火花加工进行了比较，并指出了当前高速切削技术存在的一些问题。
标签：高速切削；模具加工；高速加工一、引言德国物理学家Carl.J.Salomon于1931年4月提出了速切削理论，可以表述为：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。
之后高速切削技术的发展经历了高速切削理论的探索、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶段，现已在生产中得到了一定的推广应用。
一般我们所说的高速切削技术主要是指由机床结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快进系统、高性能刀具材料及刀具设计制造系统、高性能刀夹系统、高效高精度测量测试技术、高速切削机理和高速切削工艺等诸多相关硬件与软件技术所构成的综合系统。
高速切削的主要目标之一是通过高生产率来降低生产成本，主要针对精加工工序，常常是用于加工淬硬模具钢。
二、高速切削的技术特点及其在模具加工中的应用高速切削的技术特点高速切削技术主要有以下几个技术特点：首先是能够大幅度地提高生产效率，这主要是由于高速切削技术极大地减少了加工过程中的机动时间和辅助时间，并且在自动化程度方面也有所提高，因而生产效率能够得到提升。
其次是可以获得很高的加工精度，一方面是由于高速切削可以减少至少30%以上的切削力，可以最大限度地减少工件变形；另一方面加工过程中产生的切削热往往来不及传递给工件，也可以将热变形控制在最小范围内。
最后是可以降低加工能耗和节约制造资源，由于单位功率的金属切除率高、能耗低以及工件的在制时间短，从而提高了能源和设备的利用率，降低了切削加工在制造系统资源总量中的比例。
5-1高速切削加工技术及在模具生产中的应用(模具数控加工技术课件)
（4）对于不同的切削材料和所用的刀具材料，高速切削 的含义也不尽相同。
从图所示，高速切削加工不能简单地用某一具体的 切削速度值来定义根据不同的切削条件，具有不同的高 切削速度范围。
2．高速切削加工技术的现状
（1）机床设备。 （2）切削刀具。 （3）工艺参数。
5-1高速切削加工技术及在模具生产 中的应用(模具数控加工技术课件)
任务一 高速切削加工技术及在模具生 产中的应用
1
知识准备
2
任务实施
3
知识拓展
一、知识准备
1．高速切削加工的定义
高速切削螺蚊加工示意图
1．高速切削加工的定义
通常将满足以下几方面的条件的切削加工称为高速切 削加工。 （1）切削速度很高，通常认为其速度超过普通切削的5 ～10倍。 （2）机床主轴转速很高，一般将主轴转速在10 000～ 20 000r/min以上定为高速切削。
3．高速切削加工技术在模具生产中的应用
（1）高速切削加工模具相对传统 加工模具的优势。 ① 提高生产率。 ② 改善加工精度和表面质量。 ③ 减少切削产生的热量。 ④ 有利于加工薄壁零件。
⑤ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ部分替代某些工艺，如电火花加工、磨削加工等。
高速模具加工过程：硬化的毛坯→粗加工→半精加工→精加工
高速模具加工的过程
⑥ 经济效益显著提高。
综合上述种种优点，即综合效率提高、质量提高、工 序简化、机床投资和刀具投资以及维护费用增加等，采用 高速切削工艺将使综合经济效益显著提高。
高速切削加工技术在模具制造中的应用简析
高速切削加工技术在模具制造中的应用简析摘要：在模具制造加工中运用高速切削技术，可以有效的提高加工速度、质量与零配件的精度，因此将高速切削技术应用于模具制造加工中有着非常重要的意义，高速切削技术也发挥出了非常显著的效果。
关键词：高速切削；技术；特点；模具制造1高速切削加工技术概述近年来我国模具制造行业发展较快，模具制造的精度、质量都有了很大提升。
由于模具质量直接关系到产品质量，更关系到我国的技术发展水平，更为先进的高速切削加工技术被引入到模具制造加工中。
1.1高速切削技术的发展在20世纪80年代，首先就是在航空领域，飞机制造业往往需要的零配件更要求精准和质量，这一技术的诞生对飞机制造业的发展带来了不可估量的积极作用。
后来在一些模具制造业也开始崭露头角，尤其是在模具制造中，只有有合格的模具，才可以在保证加工质量的前提下缩短生产时间。
高速切削技术的诞生将这些问题全都解决了。
高速切削技术结合了精加工、干硬切削加工，这一创造性的技术极大地缩短了模具的生产时间，提高了生产销率，从而也保障了经济收益[1]。
1.2高速切削加工技术的特点高速切削技术与传统意义上的切削技术相比，其高速度高效率的特点是一个无法超越的事实，也由于它具有这一特点，使得在做切削加工时不易让薄一些的零部件受到损害，从而达到保障质量的功效。
1.2.1生产高效率高速切削技术本身自带高速度这一无法抹掉的特点，也是由于这一特点，让它保障了生产上的高效率。
在该技术中，其主轴的旋转速度和进给速度在配件还没来得及做出反应的情况下就已经完成了加工，减少了资源的浪费，让模具制造业实现了一次过的梦想。
1.2.2加工质量高高速切削技术的高效率的特点，让高速切削技术在具体应用中，还保证了高质量的特点。
由于它可以实现一次过，所以减少了切削技术在制造复杂零件或是薄软零件时的横向切削力，可以保障一些精准部位实现不变形的效果，很大程度上提升了模具制造业中零件质量和耐磨性。
高速切削加工技术
高速切削的适用性
高速切削的适用性
高速加工作为一种新的技术，其优点是显而易见的，它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。那 么，它是不是放之四海而皆准呢?显然不行。即便是在金属切削机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国，对于这 一崭新技术的研究也还处在不断的摸索研究当中。实际上，人们对高速切削的经验还很少，还有许多问题有待于 解决：比如高速机床的动态、热态特性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀具间的接口技术（刀具的 动平衡、扭矩传输）、冷却润滑液的选择、CAD/CAM 的程序后置处理问题、高速加工时刀具轨迹的优化问题等等。
(1)CAM系统应具有很高的计算编程速度
高速加工中采用非常小的切给量与切深，故高速加工的NC程序比对传统数控加工程序要大得多，因而要求计 算速度要快，要方便节约刀具轨迹编辑，优化编程的时间。
(2)全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查能力
高速加工以传统加工近10倍的切削速度进行加工，一旦发生过切对机床、产品和刀具将产生灾难性的后果， 所以要求其CAM系统必须具有全程自动防过切处理的能力。高速加工的重要特征之一就是能够使用较小直径的刀 具，加工模具的细节结构。系统能够自动提示最短夹持刀具长度，并自动进行刀具干涉检查。
如此看来，主轴转速为10～r/min这样的高速切削在实际应用时仍受到一些限制： (1)主轴转速10～r/min时，刀具必须采用 HSK 的刀柄，外加动平衡，刀具的长度不能超过120mm，直径不 能超过16mm，且必须采用进口刀具。这样，在进行深的型腔加工时便受到限制。 (2)机床装备转速为10～r/min的电主轴时，其扭矩极小，通常只有十几个N·m，最高转速时只有5～6N·m。 这样的高速切削，一般可用来进行石墨、铝合金、淬火材料的精加工等。 (3)MIKRON公司针对这些情况开发了一些主轴最高转速为r/min、r/min、r/min和r/min的机床，尽力提高 进给量(～mm/min)，以保证机床既能进行粗加工，又能进行精加工，既省时效率又高。
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浅谈高速切削的模具加工技术
摘要：采用高速切削技术加工模具,已经成为现代模具制造业的发展趋势,对模具
加工工艺产生了巨大影响；本文主要针对传统模具的加工特点和高速切削技术的
先进性，结合高速
切削技术加工机床及工艺要求，对高速切削技术在模具加工的应用作阐述。
关键词：模具高速切削
引言：
模具作为重要的工艺装备，在现代工业中占有举足轻重的地位。
用模具生产
的产品具有高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率的特点,是其它加工制造方
法所不能比拟的。
与一般机械加工相比,模具加工又有其特殊的地方:精度高；模
具形状复杂,工作部分一般是二维或者三维复杂曲面；所用的材料硬度高,模具一
般是由淬火工具钢或硬质合金制成；制造周期短。
常规的模具加工方法是普通切
削加工和电火花加工,一般需要手工打磨、抛光,这样造成加工效率低,加工精度不
稳定。
而采用高速切削技术加工模具,可以明显提高生产效率、提高加工精度、增
加模具使用寿命,已经成为现代模具制造业的发展趋势。
1模具加工工艺特点
模具的机械加工主要是加工出形状复杂的曲面，模具加工一般使用数控铣床
或加工中心，大部分的加工时间是花在半精加工和精加工上。
由于铣削总是留有
刀纹，最后要用很多时间手工修光。
同时，由于模具大多由高硬度、耐磨损的合
金材料制造，加工时难度较大，广泛采用的电火花及成形传统工艺，是造成加工
模具低效率的主要原因。
2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。
2.1 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。
2.2 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。
2.3 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。
2.4 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。
3模具高速加工对加工机床的要求
由于模具加工的特殊性以及高速加工技术的自身特点，对模具高速加工的相
关技术及加工机床提出了比传统模具加工更高的要求。
3.1 机床主轴
高速机床的主轴性能是实现高速切削加工的重要条件。
高速切削机床主轴为
电主轴，它的转速范围为10，000～100，000m/min，为常规机床的10倍以上，
主电机功率为15-80kw，并要求主轴具有快速升速、在指定位置快速准停的性能（即具有极高的角加减速度），因此高速主轴常采用液体静压轴承式、空气静压
轴承式、磁悬浮轴承式等结构形式。
3.2 机床进给量和快速行程速度高
为满足模具高速加工的需要，加工机床的驱动系统应具有下列特性
3.2.1高的进给速度。
研究表明，对于小直径刀具，提高转速和每齿进给量有利于
降低
刀具磨损。
目前常用的进给速度范围为20～30m/min，如采用大导程滚珠丝杠传动，进给速度可达60-100m/min，也为常值10倍左右；采用直线电机则可使进给速度达到120m/min。
3.2.2高的加速度。
对三维复杂曲面廓形的高速加工要求驱动系统具有良好的加速
度特性，驱动系统加速度应达到20～40m/s2。
3.3 高速切削刀具系统
高速切削刀具系统的主要发展趋势是空心锥部和主轴端面同时接触的双定位
式刀柄（如德国OTT公司的HSK刀柄、美国Kennametal公司的KM刀柄等），
其轴向定位精度可达0.001mm。
在高速旋转的离心力作用下，刀夹锁紧更为牢固，其径向跳动不超过5μm。
用于高速切削加工的刀具材料主要有硬质合金、陶瓷、
金属陶瓷、立方氮化硼（PCBN）、聚晶金刚石等。
为满足模具高速加工的要求，
刀具技术的发展主要集中在新型涂层材料与涂层方法的研究、新型刀具结构的开
发等方面。
4高速切削的模具加工技术工艺
由于模具加工的特殊性以及高速切削加工技术的自身特点,对模具高速加工的
工艺系统和相关技术提出了更高的要求。
为了达到理想的加工效果,基于高速切削
的模具加工技术必须配置合理的高速切削机床、选用合理的切削刀具、采用优化
的加工工艺及策略。
4.1高速切削机床的选择
性能良好的高速切削机床是实现高速切削的前提和关键,具有高精度的高速主
轴和控制精度高的高速进给系统是高速切削机床技术的关键所在。
正确的选择机
床是成功实施高速切削加工的基础, 应综合考虑模具加工的工艺要求、企业的经
济环境、加工条件等诸多因素。
4.2刀具的选择
刀具技术是成功实施高速切削加工的重要保证。
正确选择刀具材料和设计刀
具系统对于提高模具加工质量、延长刀具寿命和降低加工成本都起着重要作用。
根据模具材料的不同, 加工性质的不同,合理选择高速切削刀具材料。
目前,适用于
高速切削的刀具材料主要有金刚石(PCD)、陶瓷、立方氮化硼(CBN) 、硬质合金涂
层等。
高速切削加工模具通常采用硬质合金涂层刀具, 这种刀具可根据涂层不同
而具有切削多种模具材料的能力,性价比高,适用性广。
4.3加工工艺
加工工艺是成功进行高速切削加工的关键技术之一。
选择不当, 不仅会使刀具
磨损加剧, 而且达不到高速切削加工的目的。
基于高速切削的模具加工一般分为
粗加工、半精加工和精加工三个加工阶段。
加工阶段不同,加工的要求和目的不同,加工的策略也不尽相同。
粗加工的主要目的是追求单位时间的最大材料去除率,为
半精加工准备工件的几何轮廓,对表面质量和轮廓精度要求不高,重要的是让机床
平稳地工作,避免急剧的切削方向和载荷的改变。
高速切削的粗加工采取的工艺
方案是: 高切削速度、高进给率和小切削用量的组合, 并尽量采取顺铣的加工方式。
粗加工中一定要采取螺旋或圆弧切入、切出连接方式, 拐角处采用圆弧过渡,避免
突然改变刀具进给方向,避免刀具垂直插入工件。
半精加工的主要目的是平整粗加
工后的表面轮廓, 获得均匀的表面精加工余量, 为精加工做准备。
因此,应对粗加工
后模具的剩余加工余量分析,并根据剩余加工余量的大小和分布情况采用合理的半
精加工策略, 以保证半精加工后模具表面具有均匀的剩余加工余量。
精加工的主
要目的是达到工件设计要求的加工精度和表面质量。
精加工时的刀具轨迹紧贴零
件表面,尽可能在一个工序中进行连续加工,减少刀具切入、切出次数,刀具轨迹要
求平稳、圆滑,以保持切削过程的平稳性。
5 结束语
目前，高速切削加工技术已经在模具加工中逐渐得到了应用，其生产效率高、加工精度高、表面质量好的优点在模具加工中得到了充分体现。
高速切削加工技
术对技术和设备的要求十分严格，相关配套的技术仍在不断完善中，相信在不久
的将来，高速切削加工技术必将成为模具加工中的主流技术。
参考文献
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