数控系统与高速模具加工

引言

 

高速加工（

HSM 或 HSC）是二十世纪九十年代迅速发展应用的先进加工技术。通常是指高

的主轴转速（

10,000-100,000r/min）、高的进给速度(40m-180m/min)下的铣削加工。高速加工

在实际应用中能解决新材料的加工问题，适应表面质量高、精度高、形状复杂的三维曲面加
工，减少和避免效率低的电火花加工，解决薄壁零件的加工问题，数控高速复合加工还可
以减少搬运与装夹次数，避免重复定位带来的加工误差等，既提高了加工质量，又提高了
加工效率。高速加工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。目前国际上高速切削加工技术主要应用于模具、航空航天和汽车工业
等复杂曲面的加工领域。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。 

高速加工一般采用高的铣削速度和快速多次走刀来提高效率，小直径刀具，适当的进给量
小的径向和轴向切削深度，即切削体积。随着铣削速度的提高，加工时间大幅度缩短，并且
切削力下降、振动小，尤其是径向切削力大幅度降低，零件变形小，由于在切削时大量的切
削热被切屑带走，工件表面温度较低。由于高速铣削的的上述特点，高速加工相对常规加工
具有突出优点：高生产率、工作平稳、加工表面质量很高，无需再进行其它表面处理工序、有
利于加工薄壁零件和高强度、高硬度脆性材料、可缩短交货期、减少设备台数及车间面积、减
少工人数量。尽管在初期的设备投资费用增加，但高速铣削工艺的综合效益仍有显著提高。

 

1  高速加工与模具制造 

目前塑料模具越来越精巧、结构越来越复杂，要求的合模次数接近和超过

80 万次，采用的

模具钢材的硬度越来越高，有的甚至超过

HRC 64 以上，而模具的交货期却要求越来越短。

这些市场特点给模具制造商带来了极大的压力。高速加工技术的出现为模具制造带来了新的
发展机会，尤其在中小型精密塑料模具加工中显示了巨大的优势。

 

大多数模具材料都是高硬度、耐磨性能好，其加工难度大。传统工艺广泛采用电火花
（

EDM）微切削加工成形，生产效率极低。高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响 ，

它改变了传统模具加工所采用的

“电火花→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。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，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

60%-100%的手工抛光时间、也可减少 EDM 的工序与时间、节约加

工成本费用近

30%、刀具切削效率可提高 1 倍，这种节约已经在许多国外模具厂商得到了真

实反映。