模具高速铣削加工技术及其数控编程

    
   高速加工不但可以成倍地提高生产效率，还可进一步改善零件的加工精度和表面质量 ，
解决一些常规加工中难以解决的某些特殊材料的高效加工问题，因此，高速加工技术在
世界上引起了高度重视。本文从机床、刀具、材料及 CAM 数控编程等方面对高速加工的关

 

键技术进行了阐述，文章最后还给出了两个高速加工的实例。

    一、前言

    模具作为模压产品生产的关键工装，其设计与生产周期日益成为决定新产品开发周期
的决定因素。目前工业发达国家的航空航天、汽车、机械、模具、机床等行业首先得益于该项
新技术，使上述行业的产品质量明显提高，成本大幅度降低，获得了市场竞争优势。在汽
车工业中，过去新车型的开发周期一般为 10 年，现在缩短为 2～3 年。福特、通用、丰田等
公司的新车型开发周期仅为 1 年半，这一切都得益于企业模具设计与制造手段的现代化
水平的提高。高速切削技术逐渐应用于加工铸铁和硬铝合金，尤其是加工大型覆盖件冲压
模、锻模、压铸模和注射模，目的是在减少加工时间和研制时间的同时提高尺寸公差和表
面一致性。目前国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业、模具行业、航空航天行业，
尤其是在加工复杂曲面的领域，工件本身或刀具系统刚性要求较高的加工领域，显示了
强大的功能。国内高速切削加工技术的研究与应用始于 20 世纪 90 年代，也是主要应用于
模具、航空、航天和汽车工业，但采用的高速切削 CNC 机床、高速切削刀具和 CAD/CAM
软件等以进口为主。

    二、高速切削加工应用的关键技术

    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。在常规切削加工中备受困扰的一系列问题，通过高速切削加工
的应用得到了解决。其切削速度、进给速度相对于传统的切削加工，以级数级提高，切削
机理也发生了根本的变化。与传统切削加工相比，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，切削时间减少，加工效率提高，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，切屑的高速
排除，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
（HRC45～65）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，避免
了电极的制造和费时的电加工时间，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。一些市场上越来
越需要的薄壁模具工件，高速铣削可顺利完成。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。这些优点在资金回转要求快、交货时间紧急、产品竞争激烈的
模具等行业是非常适宜的。

    1.高速切削加工