高速切削模具制造
一、引言随着科学技术的飞速发膦，社会对产品多样化的要求E}益强烈．产赫更新越来越快；
靛窳工业、汽车工业和轻工消费品生产高速增长。复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。激烈的市场竞争要求产品研捌生产局期越米越短。传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求川。因此，能有效地解决复杂、精密、小批多变零件加工问蕊的数控切削技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。切削加工的发展方向就是高速切削加工。高速切削技术不只是一项先进技术，它的发鼹和推广应用将带动整个制造业的进步和效益的提高。
二、高速切削介绍由于不同的加工方式，不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。
有关高速切削的定义，譬翦摘无统一的认识，迄今已有三种观点：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。一般将熹轴转速在10 000～20000r／min以上定为高速切削；@进给逮发报高，逶常达15～50m／min。
高速切削之所以成为技术热点．并得到广泛的工业应用，是因为它翱对传统加工具毒显著的优越性，具体来说高速切削具有以下优点：缩短加二亡时间、提高加工效率、降低加工成本、切削力减小、切削热影响小．延长了刀共豹寿命，面且可以使零件的魏工表霹质量和加工精度达到更高的水平，效率高形成工序集约化。
高速切削所具有的一系列特色和在生产效益方面的巨大潜力，早已成为德、美、目等国竞相研究的重要技术领域。20世毙80年代初由美垂蓉耱高技术研究总署规划了高速切削基础技术的研究。如今美国波音公司、法国选索公司采用数控高速切削加工技术，超高速铣削铝台金、钛合垒整体薄鼙结构件，黄匿体新飞机公司采用超高速高精度铣削技术加工平面阵列天线、波导管、挠性陀螺框架。德国自1984年开始至今，由匡家研究技术部资助Darmstadt大学和4l家公司对超高速切削机床、刀其等相关技术进行系统的研究。
三、高遮切削在模具制造中的应用
高速切削加工技术弓|进模具行韭，主妥应用于以下几个方面：
(1)淬硬模具型腔的直接加工，利用高速切削可加工硬材料的特点直接加工淬硬后的模具型砬，提高1r模具加工的质量和效率，可取代电火花加工。
(2)EDM电极加工，应用高速切削技术加工电极对提高电火花加工效率起蓟了很大作用。高逮切削电极提嵩了电极的表面质量和精度，减少了后续加工工序。
(3)快速样件制造，利用高速切削加工效率高的特点，可用于加工塑料和铝合金模型，通过CaD设计精可快速生成3D实体模型，比快速原型制造技术效率高、质量好。
据P．Faltbohmer＆T．altan等人的研究表明．刘1996年为此，已有44％的德国模具公司在使用HSC技术，面59％的公司打算投资。丑本秘美国大约有30％的公司有这方面的使用经验，大多数公司都认为高速切削加工是未来很有吸引力的一项技术。
由此可见，高建铣氍加工在模具{l}l造中具有高效高精度以及可加工高硬材料的优点．在工业发达国家已经得到广泛的应用。目前我国的切削技术还停留在较低豹水平，机寐所用的切削速度地先进工韭国家约低一个数量级．生产效率很低，经济效益不好。高速切削技术在模具行业中的应用更是风毛鳞角，因此大力发展高速甥削．对我匿制造韭发展具有十分重要的意义。
四、应用实例
本次研究的实例选为某塑料瓶体的模具，与普通的矿泉水瓶有所不同的是，瓶体的主体是曲线，且在瓶体下部有4个类似于小叶片的凹曲面。采用五轴铣削加工中心：Hermle C1200U；建模软件：UG；材料：塑料模具钢3Cr2NiMnMo，201mm×60mm×80mm。
1． 刀具选择
刀具在高速铣削中起着非常重要的作用，是高速铣的推动力之一。由于高速切削的速度高出常规切削速度的几倍甚至几十倍，故作用在切削刃上的温度比常规情况要高得多。随着切削速度的增加，切削温度随之增加。在高温下，刀具的磨损类型也发生了本质的变化。选择刀具材料为涂层硬质合金。考虑到加工表面均为曲面，加工表面的精度要求很高，并综合考虑所使用的加工设备Hermel C 1200 U五轴联动高速切削机床的特征参数和加工工艺参数。选用刀具类型粗加工为R角立铣刀，半精加工和精加工均为球面立铣刀。
2． 加工工序
安全和有效、高质量是高速铣的主要目标。高速加工的效率分为两种情况：以实现单位时间最大材料去除量为目的的高速加工和以实现单位时间最大加工表面积为目的的高速加工。前者用于粗加工，后者用于精加工。粗加工和精加工之间的过渡是半精加工，只有考虑高速加工全过程，并充分重视半精加工，才能达到安全和高效的目的。具体工序见表1所示。
3． 工艺参数
切削参数的选择对高速切削的实现影响很大，为实现非常高的主轴速度和进给速度必须使用非常轻的切削，因此应当使用浅的切削深度和窄的切削宽度，通常切削宽度为6％～8％刀具直径，切削深度为最大刀具直径的5％。切削速度的范围为小于400m／min，每齿进给量根据粗、精加工各有其经验取值范引引。其余参数根据下列公式计算，所有工艺参数如表2：进给率Vf-N×fz×n。
