高速加工技術(shù)及其在模具制造中的應(yīng)用

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1、高速加工技術(shù)及其在模具制造中的應(yīng)用摘要　在介紹高速加工的基本概念的基礎(chǔ)上，分析了高速加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用前景?？偨Y(jié)了面向高速加工的數(shù)控編程基本原則和高速加工技術(shù)對數(shù)控編程系統(tǒng)的要求。介紹了現(xiàn)有數(shù)控編程軟件中采用的面向高速加工的工藝措施。關(guān)鍵詞　高速加工模具制造數(shù)控編程１引言２０世紀(jì)３０年代，德國科學(xué)家Salomon通過對不同材料進行切削試驗，發(fā)現(xiàn)了一個有趣的現(xiàn)象：隨著切削速度的增加，切削溫度隨之增加，單位切削力也隨之增加，而當(dāng)削速度增加到一定臨界值時，如再增加，切削溫度和切削力反而急劇下降。由此，提出了高速加工的概念，所謂高速加工就是指切削速度高于臨界速度

2、的切削加工。對不同的切削材料和不同的切削方式來說，高速切削定義的切削速度的范圍也不同，對于銑削鋁、鎂合金，切削速度大于１０００ｍ／ｍｉｎ可稱為高速加工，而對于加工鑄鐵或鋼，切削速度大于３０５ｍ／ｍｉｎ就可以稱為高速加工了。隨著技術(shù)的發(fā)展，高速加工的概念也在不斷變化，一般而言，高速銑削除了具有高的切削速度和主軸轉(zhuǎn)速外，還應(yīng)具有高的進給速度。如一般精銑加工可達到５０００～１５０００ｍｍ／ｍｉｎ　快速進給可達到２００００～６００００ｍｍ／ｍｉｎ。與常規(guī)切削加工相比，高速加工有如下一些優(yōu)點，①由于采用高的切削速度和高的進給速度，高速加工能在單位時間內(nèi)切除更多的金屬材料，

3、因而切削效率高；②在高速加工的時候，可以采用較少的步距，達到提高零件表面質(zhì)量的目的，采用高速加工技術(shù)，可以使得零件表面達到磨削的效果；③由于高速加工時切削力大大降低、大部分切削熱被切屑帶走，因而工件的變形大大減少；④高的切削速度意味著高的主軸轉(zhuǎn)速，機床運轉(zhuǎn)激勵的振動頻率能大大高于工藝系統(tǒng)的固有頻率，因而使機床和工藝系統(tǒng)的振動小，工作平穩(wěn)，這也有利于提高被加工零件的精度和表面質(zhì)量；⑤由于高速加工時，切削溫度較低，單位切削力較小，因而刀具的耐用度能得到提高。由于這些優(yōu)點，所以高速加工首先在航空航天制造領(lǐng)域得到應(yīng)用。高速加工給航空航天帶來的影響有：①傳統(tǒng)非常難以加工薄

4、壁零件、柔性材料零件的加工，可以利用高速加工的切削力小、切削溫度低的優(yōu)點，利用高速加工技術(shù)進行加工；②高速加工的切削力小、切削效率高，可以采用長徑比很大的刀具進行加工，因而傳統(tǒng)的必須設(shè)計為組合件的一些零件可以設(shè)計為整體件了。如蜂窩零件、飛機的整體框梁等。由于當(dāng)時高速加工屬于尖端的加工技術(shù)，并且主要應(yīng)用于航空航天等國防制造領(lǐng)域，因而發(fā)達國家對高速加工機床的出口實行管制政策。隨著技術(shù)的進步，高速加工技術(shù)不斷成熟，高速加工機床的成本也不斷下降，使得高速加工技術(shù)已具有向民用制造業(yè)轉(zhuǎn)移的可能性，高速加工技術(shù)在模具制造行業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)高速加工技術(shù)的特點，高速加工技

5、術(shù)應(yīng)用于模具制造業(yè)中主要有如下一些優(yōu)點：①減少加工工序，粗加工后，直接精加工，不需要半精加工；②表面質(zhì)量提高，減少或不需要打磨；③精度提高，減少試模工作量；④可以使用小刀具加工模具細節(jié)，減少電極制作和電加工工序；⑤可以在高精度、大進給的方式完成淬火鋼的精加工，且達到很高的模具表面質(zhì)量，因而可以減少傳統(tǒng)加工因精加工后再淬火引起模具變形。高速加工技術(shù)主要涉及機床、刀具、和高速加工數(shù)控編程３個方面。目前，高速加工機床和刀具技術(shù)已取得了相當(dāng)進展，為高速加工技術(shù)得廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。２高速加工機床實施高速加工技術(shù)，首先應(yīng)有高速加工機床。高速加工機床具有不同于傳統(tǒng)數(shù)控機床的

6、特點?。ǎ保└咚偌庸C床的主軸部件，要求采用耐高溫、高速、能承受大的負(fù)荷的軸承，同時主軸動平衡性能好，有良好的熱穩(wěn)定性，能夠傳遞足夠的力距和功率且能承受高的離心力。主軸的剛性好、有恒定的力矩。帶有檢測過熱裝置和冷卻裝置。（２）高速加工機床的進給系統(tǒng)一般采用直線電機驅(qū)動，能夠?qū)崿F(xiàn)高的進給速度，達到大的加速度。（３）高速加工機床采用高性能的數(shù)控系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)數(shù)控機床的運算速度低和伺服滯后等缺陷，從而能實現(xiàn)高精密伺服控制、高速數(shù)控運算和全公差控制功能。（４）高速加工的機床結(jié)構(gòu)一般通過優(yōu)化設(shè)計采用較輕的移動部件，從而能獲得高的加速度特征。（５）為了能獲得高的靜態(tài)和動態(tài)剛

7、度，適應(yīng)高速旋轉(zhuǎn)的需要，高速加工機床對刀具有嚴(yán)格的要求，尤其是對主軸于刀柄的聯(lián)結(jié)有特殊的要求，廣泛使用的ＨＳＫ刀具一般使用１１０的小錐度，而不使用傳統(tǒng)的大錐度刀柄。（６）高速加工具有數(shù)控代碼預(yù)覽功能，即高速加工機床的數(shù)控系統(tǒng)在進行切削加工的過程中，其讀取的加工代碼可以有一定量的超前，以便于機床調(diào)整進給速度以適應(yīng)刀具軌跡變化的需要。３面向高速加工的數(shù)控編程基本原則高速加工對加工工藝走刀方式有著特殊的要求，高速加工的數(shù)控編程是一項非常復(fù)雜的技術(shù)，ＮＣ代碼的編程員必須了解高速加工的工藝過程，再編制數(shù)控加工程序時，將這些加工工藝考慮進去，一般來說，在利用高速加工技術(shù)進行

8、模具加工時，應(yīng)注意如下一