高速切削的应用

高速切削是当今世界制造业中一项快速发展的高新技术。在现代工业发达国家，高速切削作为一种新的切削加工理念，被愈来愈多的机械工程师所认可。而高速切削所带来的高切削效率和高切削精度，也是为了不断满足制造业不断发展的需要。汽车工业所追求的零件生产效率和模具制造业所追求的精密模具硬质材料的切削，都促使高速切削技术蓬勃发展。

一、高速铣床在制造业中的典型应用


用小切削量、高切削速度代替传统的大切削量、低切削速度，提高加工效率和加工精度

在传统的大切削量、低切削速度的切削加工形式中，切削冲击大，并产生大量的切削热，使刀具和工件产生一定程度上受压变形和热变形，降低了生产率和加工精度。

在高速铣削加工中，采用小切削量、高切削速度的切削形式，改变了刀刃部位的机理，促使切削性能的改善和切削力的降低，大量的切削热量被高速离去的切屑带走，即使在无任何冷却条件的情况下，工件和刀具的热变形和受压变形还是很小的，在高切削效率下，又能得到高切削精度。用此方法可加工薄壁轻型构件成电极，在加工工件很长而刚性较差的情况下，也能取得满意的加工效果。

对硬质材料表面加工代替电火花加工

在刀具能满足切削条件的情况下，在一定范围内可以对硬表面进行铣削加工，尤其是对硬度在HRC46～60之间的表面，铣削可以部分取代电火花加工，如加工锻模或拉伸模等。在同样的加工时间内，它所达到的表面粗糙度比电火花加工还好。


二、高速铣床在模具制造中的应用


我厂是一家专业橡胶模具制造厂，为了提高产品的制造能力和市场竞争力，1997年初引进两台五轴五联动高速铣床DIGIT—218。该机床主轴电机功率6kW，最高主轴转速为28000r/min，最高进给速度为10m/min，最大进给加速度为5m/s2。经过两年来的不断摸索和总结，初步掌握了高速铣削的加工特点和基本的应用技术。


高精度铝质模具型腔的加工

高精度铝质模具型腔的加工，是众多模具制造厂家的一大难题。由于铝材料的熔点较低，在传统的铣削加工时，大量的切削热使部分铝屑熔化，使铝屑粘附在刀具上，使得加工后型腔表面质量达不到设计要求。要获得较高表面质量型腔，后道工序需要大量的手工操作，如铲刮、抛光等，但型腔的加工精度无法控制。如我厂为奥地利客户加工的铝质橡胶扶手带模具，模具型腔长达1500mm，尺寸精度误差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8µm，原制造工艺为粗刨—半精刨—精刨—手工铲刮—手工抛光，制造周期60h，仍无法满足客户的要求。

采用高速铣床加工时，半精加工切削参数：主轴转速18000r/min，切深2mm，进给速度5m/min；精加工切削参数：主轴转速20000r/min，切深0.2mm，进给速度8m/min，加工周期6h，模具质量能满足客户的要求。

轮胎模具型芯的加工

在轮胎模具的加工过程中，需要加工一种型芯，外形类似于一只汽车轮胎，上面刻满了各种轮胎花纹。传统加工方法加工时，需经历十几道工序，全部用手工完成，一般的轮胎花纹加工，需14天左右，而对复杂的轮胎花纹，需加工20天以上，质量仍无法达到设计要求。现采用高速铣床加工，工件材料为可加工塑料，加工参数为：主轴转速18000r/min，切深2mm，进给速度10m/min，加工时间24h，型芯质量能满足加工工艺的要求，并使我厂轮胎模具加工水平和质量达到国内先进水平。

标准梯形块的加工

在我厂的一种产品中，需要一种高标准的梯形块，两个梯形侧面是其他零件安装的基准面。过去曾采用过多种方法，如线切割加工、数控铣床加工、工具磨床加工等，均无法达到设计要求。现采用高速铣床加工，工件材料为45钢(调质)，硬度为HB290，加工参数为主轴转速12000r/min，刀具为?12mm立铣刀，切深0.5mm，进给速度3m/min，加工时间2h，质量完全达到设计要求。


三、存在问题


合理加工参数的选择

高速切削作为一种新的切削方式，尚没有完整的加工参数表可供选择，也没有许多加工实例可供参考。因此，如何选择合理的加工参数，达到最佳切削效果，是高速切削应用中的一个首要问题。

合适的刀具选择

刀具作为高速切削的切削工具，是高速切削推广应用中的一个关键问题。传统铣削中，切削速度不可能超200m/min，因此，国内市场上要寻找一把切削速度超过500m/min的铣刀是很困难的，更不要说切削速度超过1000m/min的铣刀了。如何开发出能满足高速切削要求刀具，是国内众多刀具生产商面临的一个新挑战。

大多数CAM软件，没有考虑到高速切削问题

由于高速切削是一种新的加工理念，所以，在众多的CAM软件中，都没有考虑到高速切削问题，例如，高速切削加工复杂轮廓时，要求保持一种有规律的匀速，不允许有明显的滞后现象，否则将会烧坏刀具，而一般CAM软件处理轮廓的NC程序，在曲率变化大的部分，为了保证插补精度，会有明显的滞后现象产生。

高速切削作为一种新的机械加工技术，正在被众多的企业所采用，随着诸如刀具、加工参数选择、CAM软件等问题的逐步解决，高速切削必将对传统制造业产生深刻的影响。