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高速加工技术在现代模具制造中的应用作者：北京机械工业学院杨庆东一、概述1．目前模具制造的发展现状和趋势模具作为重要的工艺装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中，占有举足轻重的地位。
模具作为重要的工艺装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中，占有举足轻重的地位。
工业产品零件粗加工的75％，精加工的50％及塑料零件的90％将由模具完成。
目前中国模具市场需求已达500亿元之规模。
汽车模具、特别是覆盖件模具年增长速度将超过20％；建材模具也迅速发展，各种异型材模具、墙面和地面模具成为模具的新增长点，今后几年塑料门窗和塑料排水管增长将超过30％；家电模具年增长速度将超过10％；IT业年均增长速度超过20％，对模具的需求占模具市场的20％。
2004年中国机床工具工业产值将继续增长。
我国模具制造市场潜力巨大。
根据资料统计，近年来，我国模具的年总产值达到30亿美元，进口超过10亿美元，出口超过1亿美元。
增长从1995年的25％增加到2005年的50％。
国外专家预言：亚洲在全球模具制造中占据的份额，将从1995年的25％增加至2005年的50％。
中国模具工业发展迅速，形成了华东和华南两大基地，并且逐渐扩大到其他省份。
（山东,安徽,四川）1996年～2002年，模具制造业产值年平均增长14％，2003年增长25％。
2003年我国模具产值为450亿人民币。
总产量位居世界第3，出口模具3.368亿美元，比上年增长33.5％。
但是，我国技术含量低的模具已供过于求，精密、复杂的高档模具很大部分依靠进口。
每年进口模具超过10亿美元。
出口超过1亿美元。
精密模具精度要求在2～3μm,大型模具需要满足8000kN合模力注塑机的要求;小型模具需满足直径1mm塑料管的要求。
目前，采用高速切削生产模具已经成为模具制造的大趋势，在国外一些模具生产厂家，高速机床大面积取代电火花机床，高速切削大大提高了模具生产效率。
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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。
高速加工在模具加工中的应用分析模具素有“工业之母”的美称，其在各行各业都有着广泛的应用。
随着我国经济的快速发展以及工业实力的快速提升，对于模具的需要也越来越多，做好模具的加工已经成了经济发展的重要保障。
現今的模具加工中为了确保模具的加工质量多采用的是高速数控设备进行的精密加工，在提升加工质量的同时也提高了模具加工的加工效率。
文章将在分析影响模具高速精密加工效果影响因素的基础上对如何做好高速加工在模具加工中的应用进行分析阐述。
标签：模具；高速加工；加工精度；加工效率前言模具在工业成型领域有着极为广泛的应用，现今其多通过数控加工设备来完成制备，随着工业的发展对于模具的加工精度要求越来越高，为确保模具的加工质量除了做好模具加工工艺的编制和刀具的控制外还应当积极做好高速加工设备的应用。
1 影响模具加工质量的影响因素分析在模具的加工过程中对于模具加工质量的影响根据其影响途径大致可以分为三个主要的方面：人为因素、机械加工设备因素以及加工工艺等。
通过对模具加工缺陷的影响因素进行统计分析后发现，人为因素和模具加工工艺和加工程序所导致的模具加工质量问题占据着整个影响因素的近9成。
现今，随着各种高速加工设备应用的增多，做好高速加工设备在模具加工的应用对于提升模具的加工质量和加工效率有着极为重要的意义。
2 高速加工设备所具有的加工特性高速加工是一种在机械及模具加工中有着极为广阔应用前景的加工概念，高速加工主要指的是在加工的过程中通过以高转速配合高进给速度来对工件进行小切削量的精密加工，根据相关理论表明，在高速加工的过程中如加工转速和进给速度达到普通加工的10倍以上时高速加工中所产的刀具与工件的摩擦热都将会被废屑和切削液带走，高速加工也被称之为“零切削”。
尤其是在对模具进行高速加工时，应当注意选择小直径刀具用以对模具的深腔和边角进行加工以降低工件加工时刀具与工件之间所产生的电火花和抛光加工确保模具的加工质量。
在高转速方面，现今在高速加工设备中随着电主轴设备的发展成熟，电机主轴的转速也在飞快的提升，通过高转速、高进给以及小直径刀具的结合将会使得高速加工发挥出良好的加工效果。
高速加工技术及其在模具制造中的应用高速加工技术及其在模具制造中的应用摘要在介绍高速加工的基本概念的基础上，分析了高速加工技术在模具制造中的应用前景。
总结了面向高速加工的数控编程基本原则和高速加工技术对数控编程系统的要求。
介绍了现有数控编程软件中采用的面向高速加工的工艺措施。
关键词高速加工模具制造数控编程１引言２０世纪３０年代，德国科学家Salomon 通过对不同材料进行切削试验，发现了一个有趣的现象：随着切削速度的增加，切削温度随之增加，单位切削力也随之增加，而当削速度增加到一定临界值时，如再增加，切削温度和切削力反而急剧下降。
由此，提出了高速加工的概念，所谓高速加工就是指切削速度高于临界速度的切削加工。
对不同的切削材料和不同的切削方式来说，高速切削定义的切削速度的范围也不同，对于铣削铝、镁合金，切削速度大于１０００ｍ／ｍｉｎ可称为高速加工，而对于加工铸铁或钢，切削速度大于３０５ｍ／ｍｉｎ就可以称为高速加工了。
随着技术的发展，高速加工的概念也在不断变化，一般而言，高速铣削除了具有高的切削速度和主轴转速外，还应具有高的进给速度。
如一般精铣加工可达到５０００～１５０００ｍｍ／ｍｉｎ快速进给可达到２００００～６００００ｍｍ／ｍｉｎ。
与常规切削加工相比，高速加工有如下一些优点，①由于采用高的切削速度和高的进给速度，高速加工能在单位时间内切除更多的金属材料，因而切削效率高；②在高速加工的时候，可以采用较少的步距，达到提高零件表面质量的目的，采用高速加工技术，可以使得零件表面达到磨削的效果；③由于高速加工时切削力大大降低、大部分切削热被切屑带走，因而工件的变形大大减少；④高的切削速度意味着高的主轴转速，机床运转激励的振动频率能大大高于工艺系统的固有频率，因而使机床和工艺系统的振动小，工作平稳，这也有利于提高被加工零件的精度和表面质量；⑤由于高速加工时，切削温度较低，单位切削力较小，因而刀具的耐用度能得到提高。
高速加工技术在汽车模具开发中的应用摘要高速加工技术随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展日益成熟并广泛应用于汽车模具开发。
高速加工技术提高了模具加工速度,减少了加工工序,缩短了钳工修复工作,缩短了模具生产周期。
模具的高速加工技术逐渐成为我国汽车模具工业技术改造最主要的内容之一。
高速加工决定于主轴速度与刀具直径,还与所切削的材料,刀具寿命及加工工艺等综合因素有关。
高速加工两类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高质量加工表面与细节结构为目的的高速加工。
汽车模具的高速加工是两类技术综合运用。
关键词高速加工技术;汽车模具;车门外覆盖件拉延模具当今汽车制造企业新产品开发由10年缩短为1年甚至几个月,这主要得益于工业模具设计与制造手段的现代化水平的提高。
高速加工技术随着数控加工设备与高性能加工刀具技术的发展日益成熟并广泛应用于汽车模具开发,提高了模具加工速度、减少了加工工序、缩短了钳工修复工作,缩短了模具生产周期。
模具的高速加工技术逐渐成为我国汽车模具工业技术改造最主要的内容之一。
Delcam公司是世界上最早致力于高速加工工艺及相应CAD/CAM技术研究的专业CAD/CAM集成系统开发商,拥有大型模具加工车间的CAD/CAM软件系统, 汽车模具高速加工技术在我国起步晚,众多汽车制造企业关注高速加工的发展和在模具行业的应用,以及汽车模具高速加工的工艺特点,高速加工对汽车模具设备、刀具的特殊要求以及高速加工对CAD/CAM系统的特殊要求。
1 高速加工的起始与发展20世纪中,Salomon提出高速加工概念并对其进行研究,研究表明,随着切削线速度的增加,温度及刀具磨损会剧烈增加,当切削线速度达到超过某临界值时,切削温度及切削力会减小,然后又随着切削速度的增加而急剧增加。
以刀具磨损的切削力为限制条件,前低于该值的区域是传统加工,后低于该值的区域是高速加工。
由此得出结论:不同材料具有区别临界值,有其高速加工的特定范围。
浅析：模具制造中高速加工技术应用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。
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。
高速切削加工技术在模具加工中的应用近年来，在欧美等发达国家，高速切削加工技术得到了越来越广泛的应用。
以模具加工为例，大量的高速切削机床正在逐步取代电加工设备，对模具型腔进行高效的精密加工。
目前，在国内的模具制造加工，主要还是以普通机加工和电火花加工为主。
工艺繁琐、效率低、周期长，在当今市场上产品更新换代日益加快的趋势下显得愈来愈力不从心。
高速切削技术以其高速、高质、能直接加工淬硬钢的特点，在缩短模具制造周期并降低成本方面有着很光明的应用前景。
高速切削技术可以追溯到20世纪30年代德国CarlSalomon博士提出的高速切削理论。
与传统切削相比，高速切削具有更高的切削速度和加工效率；并且加工后的表面质量高，可直接加工硬度达50－60HRC的淬硬材料以实现“以切代磨”。
对比传统模具加工中的电火花加工，高速切削节省了电极设计加工的过程，加工精度显著提高，大幅度减少甚至取消了钳工的抛光量与打磨配研量，加工效率得到大幅度的提高。
有统计证明：对于复杂程度一般的模具，高速切削至少可减少40％的加工周期甚至更多。
即使对于一些形状特别复杂(例如带有深槽、窄缝)的模具型腔面，仍需要采用电火花加工，高速铣削也可帮助获得更高质量的电加工石墨电极。
高速切削中模具表面粗糙度的研究表面粗糙度是模具表面质量中一个很重要的指标，高速切削对表面粗糙度的影响可以通过实验来完成，实验条件：切削材料为模具钢3Cr2Mo，刀具材料为SG4陶瓷，刀具直径100mm，主偏角75°，轴向前角和径向前角都为0°，单刃。
实验通过改变切削速度、进给速度、轴向和径向切削深度来观察对表面粗糙度的影响。
实验结果可以看出：随着切削速度的提高，粗糙度呈减小趋势。
在速度达到1000mm/min时，表面粗糙度达到最小值，完全达到磨削的效果。
在高速切削过程中，由于切削速度的增加使得刀具与工件的接触挤压时间缩短，工件的塑性变形减少。
高的切削速度也不利于积屑瘤的形成，因此能获得较好的表面质量。
