[摘要] 高速切削作為*的加工技術(shù)在回外已有廣泛的應(yīng)用。努力發(fā)展數(shù)控切削技術(shù)，并向更高層次的自動化、柔桂純、敏捷化、冠絡(luò)化和數(shù)字純稍造方向推進，是當(dāng)前機械制造業(yè)發(fā)展的方向。本文介紹了高速切削的概念，繼而綜述了在模具制造業(yè)中的應(yīng)用，并列舉了某塑精模巽的高速切羽工藝加工參數(shù)，zui后對模具稈業(yè)的應(yīng)用趨勢進行了展望。

    [關(guān)鍵字】高速切削模具/制造

    一、引言隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)膦，社會對產(chǎn)品多樣化的要求E}益強烈．產(chǎn)赫更新越來越快；
    靛窳工業(yè)、汽車工業(yè)和輕工消費品生產(chǎn)高速增長。復(fù)雜形狀的零件越來越多，精度要求也越來越高。激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研捌生產(chǎn)局期越米越短。傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難于適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀零件的高質(zhì)量加工要求川。因此，能有效地解決復(fù)雜、精密、小批多變零件加工問蕊的數(shù)控切削技術(shù)得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，使制造技術(shù)發(fā)生了根本性的變化。切削加工的發(fā)展方向就是高速切削加工。高速切削技術(shù)不只是一項*技術(shù)，它的發(fā)鼴和推廣應(yīng)用將帶動整個制造業(yè)的進步和效益的提高。

    二、高速切削介紹由于不同的加工方式，不同的切削材料有著不同的高速切削速度和加工參數(shù)。
有關(guān)高速切削的定義，譬翦摘無統(tǒng)一的認(rèn)識，迄今已有三種觀點：①切削速度很高，通常認(rèn)為其速度超過普通切削的5～10倍；②機床主軸轉(zhuǎn)速很高。一般將熹軸轉(zhuǎn)速在10 000～20000r／min以上定為高速切削；@進給逮發(fā)報高，逶常達15～50m／min。

    高速切削之所以成為技術(shù)熱點．并得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用，是因為它翱對傳統(tǒng)加工具毒顯著的*性，具體來說高速切削具有以下優(yōu)點：縮短加二亡時間、提高加工效率、降低加工成本、切削力減小、切削熱影響?。娱L了刀共豹壽命，面且可以使零件的魏工表霹質(zhì)量和加工精度達到更高的水平，效率高形成工序集約化。

    高速切削所具有的一系列特色和在生產(chǎn)效益方面的巨大潛力，早已成為德、美、目等國競相研究的重要技術(shù)領(lǐng)域。20世斃80年代初由美垂蓉耱高技術(shù)研究總署規(guī)劃了高速切削基礎(chǔ)技術(shù)的研究。如今美國波音公司、法國選索公司采用數(shù)控高速切削加工技術(shù)，超高速銑削鋁臺金、鈦合壘整體薄鼙結(jié)構(gòu)件，黃匿體新飛機公司采用超高速高精度銑削技術(shù)加工平面陣列天線、波導(dǎo)管、撓性陀螺框架。德國自1984年開始至今，由匡家研究技術(shù)部資助Darmstadt大學(xué)和4l家公司對超高速切削機床、刀其等相關(guān)技術(shù)進行系統(tǒng)的研究。

    三、高遮切削在模具/制造中的應(yīng)用

    高速切削加工技術(shù)弓|進模具行韭，主妥應(yīng)用于以下幾個方面：

    （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點直接加工淬硬后的模具型砬，提高1r模具加工的質(zhì)量和效率，可取代電火花加工。

    （2）EDM電極加工，應(yīng)用高速切削技術(shù)加工電極對提高電火花加工效率起薊了很大作用。高逮切削電極提嵩了電極的表面質(zhì)量和精度，減少了后續(xù)加工工序。

    （3）快速樣件制造，利用高速切削加工效率高的特點，可用于加工塑料和鋁合金模型，通過CAD設(shè)計精可快速生成3D實體模型，比快速原型制造技術(shù)效率高、質(zhì)量好。

    據(jù)P．Faltbohmer＆T．Altan等人的研究表明．劉1996年為此，已有44％的德國模具公司在使用HSC技術(shù)，面59％的公司打算投資。丑本秘美國大約有30％的公司有這方面的使用經(jīng)驗，大多數(shù)公司都認(rèn)為高速切削加工是未來很有吸引力的一項技術(shù)。

    由此可見，高建銑氍加工在模具{l}l造中具有高精度以及可加工高硬材料的優(yōu)點．在工業(yè)發(fā)達國家已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。目前我國的切削技術(shù)還停留在較低豹水平，機寐所用的切削速度地*工韭國家約低一個數(shù)量級．生產(chǎn)效率很低，經(jīng)濟效益不好。高速切削技術(shù)在模具/行業(yè)中的應(yīng)用更是風(fēng)毛鱗角，因此大力發(fā)展高速甥削．對我匿制造韭發(fā)展具有十分重要的意義。

    四、應(yīng)用實例

    本次研究的實例選為某塑料瓶體的模具，與普通的礦泉水瓶有所不同的是，瓶體的主體是曲線，且在瓶體下部有4個類似于小葉片的凹曲面。采用五軸銑削加工中心：Hermle C1200U；建模軟件：UG；材料：塑料模具鋼3Cr2NiMnMo，201mm×60mm×80mm。

    1．  刀具選擇

    刀具在高速銑削中起著非常重要的作用，是高速銑的推動力之一。由于高速切削的速度高出常規(guī)切削速度的幾倍甚至幾十倍，故作用在切削刃上的溫度比常規(guī)情況要高得多[3|。隨著切削速度的增加，切削溫度隨之增加。在高溫下，刀具的磨損類型也發(fā)生了本質(zhì)的變化。選擇刀具材料為涂層硬質(zhì)合金?？紤]到加工表面均為曲面，加工表面的精度要求很高，并綜合考慮所使用的加工設(shè)備Hermel C 1200 U五軸聯(lián)動高速切削機床的特征參數(shù)和加工工藝參數(shù)。選用刀具類型粗加工為R角立銑刀，半精加工和精加工均為球面立銑刀。

    2．  加工工序

    安全和有效、高質(zhì)量是高速銑的主要目標(biāo)。高速加工的效率分為兩種情況：以實現(xiàn)單位時間zui大材料去除量為目的的高速加工和以實現(xiàn)單位時間zui大加工表面積為目的的高速加工。前者用于粗加工，后者用于精加工。粗加工和精加工之間的過渡是半精加工，只有考慮高速加工全過程，并充分重視半精加工，才能達到安全和的目的。具體工序見表1所示。

    3．  工藝參數(shù)

    切削參數(shù)的選擇對高速切削的實現(xiàn)影響很大，為實現(xiàn)非常高的主軸速度和進給速度必須使用非常輕的切削，因此應(yīng)當(dāng)使用淺的切削深度和窄的切削寬度，通常切削寬度為6％～8％刀具直徑，切削深度為zui大刀具直徑的5％。切削速度的范圍為小于400m／min，每齒進給量根據(jù)粗、精加工各有其經(jīng)驗取值范引引。其余參數(shù)根據(jù)下列公式計算，所有工藝參數(shù)如表2：進給率Vf-N×fz×n。

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    真空技術(shù)

    “真空”這一術(shù)語是物理學(xué)家在很久以前定義的，但是工程師們將真空度分為以下幾個標(biāo)準(zhǔn)：
在技術(shù)應(yīng)用中，對真空估算和測定非常重要。當(dāng)測定真空時，對真空的不同定義和計量單位必須考慮。

    （1）  超高真空：壓力范圍小于10_。mbar。應(yīng)用：金屬以微粒狀態(tài)散射，氣相淀積和電子束熔
煉，可控?zé)岷司圩冄芯浚笮屯劫|(zhì)子加速器等。

    （2）高真空：壓力范圍為10-7mbar～10～mbar。應(yīng)用：稀有金屬及超純金屬的真空熔煉和電子管
生產(chǎn)，真空鍍膜，離子注入等。

    （3）中高真空：壓力范圍為10-3mbar～lmbar應(yīng)用：鋼水真空脫氣，白熾燈的生產(chǎn)制造，食品的冷凍干燥，合成樹脂的烘干等。應(yīng)用：搬運技術(shù)。工程上，低真空的范圍常以百分?jǐn)?shù)來表示，也就是真空在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的比例。在低真空范圍內(nèi)。工件材料的性質(zhì)在真空搬運中起著十分重要的作用。

    氣密性的表面材料（例如金屬，塑料）通常在60％～80％的真空中搬運。對于透氣的材料（例如紙板，模壓膠合板）所能達到的真空必須通過實驗來確定，方能作為進一步計算的基礎(chǔ)。搬運這種材料所需的真空通常為20％至40％。

    （5）粗真空：應(yīng)用在真空醫(yī)療器械、真空成型、真空過濾、真空浸漬等場合。

    （4）低真空：壓力范圍從lmbar到一個標(biāo)準(zhǔn)大氣在科學(xué)應(yīng)用中，尤其在中高真空范圍內(nèi)，真空常以壓。值定義，因此其數(shù)值通常為正數(shù)。實際上，低真空常以相對值定義，即真空相對于大表1為壓力單位換算（標(biāo)準(zhǔn)），表2為真空／壓氣壓力來定義。因此，其數(shù)值通常為負(fù)數(shù)，因為大氣壓力的換算，可說明壓力和其他常用計量單位之間的-關(guān)力是一個基準(zhǔn)值，設(shè)定為0。系。
 

    五、展望

    通過高速銑削型加工中心進行加工，不僅加工了復(fù)雜曲面，而且提高了模具表面質(zhì)量和制造精度，縮短了制造周期。模具是制造業(yè)重要的基礎(chǔ)工藝裝備，有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，對制造業(yè)的發(fā)展和．制造技術(shù)的進步起著十分重要的作用。將高速切削應(yīng)用于模具加工，無疑是對我國模具行業(yè)的發(fā)展起到積極的推動作用。