模具高速铣削加工技术概述

 

一、前言

　　在现代模具生产中，随着对塑件的美观度及功能要求得越来越高，塑件内部结构设
计得越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，相应的模
具结构也设计得越来越复杂。这些都对模具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制
造精度和表面质量，而且要追求加工表面的美观。随着对高速加工技术研究的不断深入，
尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD/CAM 软件等相关技术不断发展的推动下，高

 

速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。
    　数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、
低耗于一身的先进制造技术。相对于传统的切削加工，其切削速度、进给速度有了很大的
提高，而且切削机理也不相同。高速切削使切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的
金属切除率提高了 30%~40%，切削力降低了 30%，刀具的切削寿命提高了 70%，留于工
件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。随着切削速度的提高，单位时间毛坯材
料的去除率增加了，切削时间减少了，加工效率提高了，从而缩短了产品的制造周期，
提高了产品的市场竞争力。同时，高速加工的小量快进使切削力减少了，切屑的高速排出
减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切
削力的降低，转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表
面 粗 糙 度 对 低 阶 频 率 最 为 敏 感 ， 由 此 降 低 了 表 面 粗 糙 度 。 在 模 具 的 高 淬 硬 钢 件
(HRC45~HRC65)的加工过程中，采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序，从而
避免了电极的制造和费时的电加工，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。对于一些市场上
越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削也可顺利完成，而且在高速铣削 CNC 加工中心上，

 

模具一次装夹可完成多工步加工。

 

“

　　 高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响，改变了传统模具加工采用的 退火

” “

”

→铣削加工→热处理→磨削 或 电火花加工→手工打磨、抛光 等复杂冗长的工艺流程，
甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。高速加工技术除可应用于淬硬模具型腔的直
接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在 EDM 电极加工、快速样件制造等方面也得到了
广泛应用。大量生产实践表明，应用高速切削技术可节省模具后续加工中约 80%的手工研
磨时间，节约加工成本费用近 30%，模具表面加工精度可达 1 m，刀具切削效率可提高 1

 

倍。

 

二、高速铣削加工机床

 

　　 高速切削技术是切削加工技术的主要发展方向之一，它随着 CNC 技术、微电子技术、
新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。由于模具加工的特殊性以及高速加
工技术的自身特点，对模具高速加工的相关技术及工艺系统(加工机床、数控系统、刀具
等)

 

提出了比传统模具加工更高的要求。

　1. 

 

高稳定性的机床支撑部件

　　高速切削机床的床身等支撑部件应具有很好的动、静刚度，热刚度和最佳的阻尼特性。
大部分机床都采用高质量、高刚性和高抗张性的灰铸铁作为支撑部件材料，有的机床公司
还在底座中添加高阻尼特性的聚合物混凝土，以增加其抗振性和热稳定性，这不但可保
证机床精度稳定，也可防止切削时刀具振颤。采用封闭式床身设计，整体铸造床身，对称
床身结构并配有密布的加强筋等也是提高机床稳定性的重要措施。一些机床公司的研发部
门在设计过程中，还采用模态分析和有限元结构计算等，优化了结构，使机床支撑部件