高速加工技术及其在模具制造中的应用

1、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根本概念的根底上，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根本原那么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引言世纪年代，德国科学家Saln通过对不同材料进展切削试验，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，

2、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，切削速度大于可称为高速加工，而对于加工铸铁或钢，切削速度大于就可以称为高速加工了。随着技术的开展，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。如一般精铣加工可到达快速进给可到达。与常规切削加工相比，高速加工有如下一些优点，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，因此切削效率高；在高速加工的时候，可以采用较少的步距，到达进步零件外表质量的目的，采用高速加工技术，可以使得零件外表到达磨削的效果；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，

3、因此工件的变形大大减少；高的切削速度意味着高的主轴转速，机床运转鼓励的振动频率能大大高于工艺系统的固有频率，因此使机床和工艺系统的振动小，工作平稳，这也有利于进步被加工零件的精度和外表质量；由于高速加工时，切削温度较低，单位切削力较小，因此刀具的耐用度能得到进步。由于这些优点，所以高速加工首先在航空航天制造领域得到应用。高速加工给航空航天带来的影响有：传统非常难以加工薄壁零件、柔性材料零件的加工，可以利用高速加工的切削力孝切削温度低的优点，利用高速加工技术进展加工；高速加工的切削力孝切削效率高，可以采用长径比很大的刀具进展加工，因此传统的必须设计为组合件的一些零件可以设计为整体件了。如蜂窝零件

4、、飞机的整体框梁等。由于当时高速加工属于尖端的加工技术，并且主要应用于航空航天等国防制造领域，因此兴旺国家对高速加工机床的出口实行管制政策。随着技术的进步，高速加工技术不断成熟，高速加工机床的本钱也不断下降，使得高速加工技术已具有向民用制造业转移的可能性，高速加工技术在模具制造行业有广阔的应用前景。根据高速加工技术的特点，高速加工技术应用于模具制造业中主要有如下一些优点：减少加工工序，粗加工后，直接精加工，不需要半精加工；外表质量进步，减少或不需要打磨；精度进步，减少试模工作量；可以使用小刀具加工模具细节，减少电极制作和电加工工序；可以在高精度、大进给的方式完成淬火钢的精加工，且到达很高的模具

5、外表质量，因此可以减少传统加工因精加工后再淬火引起模具变形。高速加工技术主要涉及机床、刀具、和高速加工数控编程个方面。目前，高速加工机床和刀具技术已获得了相当进展，为高速加工技术得广泛应用奠定了基矗高速加工机床施行高速加工技术，首先应有高速加工机床。高速加工机床具有不同于传统数控机床的特点高速加工机床的主轴部件，要求采用耐高温、高速、能承受大的负荷的轴承，同时主轴动平衡性能好，有良好的热稳定性，可以传递足够的力距和功率且能承受高的离心力。主轴的刚性好、有恒定的力矩。带有检测过热装置和冷却装置。高速加工机床的进给系统一般采用直线电机驱动，可以实现高的进给速度，到达大的加速度。转贴于论文联盟.ll

6、.高速加工机床采用高性能的数控系统，克制传统数控机床的运算速度低和伺服滞后等缺陷，从而能实现高精细伺服控制、高速数控运算和全公差控制功能。高速加工的机床构造一般通过优化设计采用较轻的挪动部件，从而能获得高的加速度特征。为了能获得高的静态和动态刚度，适应高速旋转的需要，高速加工机床对刀具有严格的要求，尤其是对主轴于刀柄的联结有特殊的要求，广泛使用的刀具一般使用的小锥度，而不使用传统的大锥度刀柄。高速加工具有数控代码预览功能，即高速加工机床的数控系统在进展切削加工的过程中，其读取的加工代码可以有一定量的超前，以便于机床调整进给速度以适应刀具轨迹变化的需要。面向高速加工的数控编程根本原那么高速加工对

7、加工工艺走刀方式有着特殊的要求，高速加工的数控编程是一项非常复杂的技术，代码的编程员必须理解高速加工的工艺过程，再编制数控加工程序时，将这些加工工艺考虑进去，一般来说，在利用高速加工技术进展模具加工时，应注意如下一些原那么：高速加工时，由于进给速度和切削速度很高，应当防止刀具突然切入和切出工件，防止切削力的突然变化减少冲击。因此，编程者应当可以充分预见刀具是如何切入工件，如何切出工件，尽量采用平稳的切入切出方式，下刀或行间、层间的过渡部分最好采用斜式下刀或圆弧下刀，防止垂直下刀直接接近工件材料。在进展高速加工时遇到加工方向改变时，机床为了保证加工的精度，防止过切，通过其预览功能，在加工方向进展

8、改变时一般会自动进展进给速度的调整。但是，当加工方向突然改变时，由于机床的加速度是有限制的，因此，有可能做不到及时的速度调整，造成过切或欠切，严重的将造成刀具断裂。同时，不断地调整进给速度会严重降低消费效率。因此，编写高速加工数控加工程序时，应尽量防止加工方向的突然改变。行切的端点采用圆弧连接，防止直线连接、层间应采用螺旋式连接，防止直线连接。要尽可能维持恒定切削负载，切削深度、进给量和切削线速度一定要协调好。当遇到某处切削深度有可能增加时，应降低进给速度，以保持恒定的负载。编写高速加工的数控程序时，应能充分考虑残留余量的效应，最好编程软件有残留余量的分析功能，做基于残留余量的刀具轨迹计算。同

9、时，要注意刀具的实际切削位置，防止切削线速度减低的现象发生，确实处于正常的高速加工切削速度范围，应尽量使用多坐标编程，通过刀轴旋转来维持恒定的切触点位置，维持恒定的切削速度。刀具途径越简单越好，应尽量采用圆虎曲线等插补功能，传统的加工模具时采用的密集点数据刀具途径，不太合适于高速加工，一方面数据量太大，加重数控系统的数据处理负担，造成进给速度要适应数控系统的处理速度而减低。另一方面，密集的直线段之间，是连续的，因此数控系统要不断地调整进给速度，造成进给速度升不上去，严重影响加工效率。在进展高速加工编程时，无论从加工精度还是加工平安性考虑，都应该进展充分的干预检查和加工过程仿真。注意进展多种加工方案的比照分析，选取最正确的切削方案。高速加工对系统的要求为了能适应高速加工数控编程的要求，针对高速加工的数控编程系统应该满足相应的特殊要求。系统应该具有高的计算编程速度，在高速加工中，一般可采用非常小的进给量和切削深度，因此计算量较传统的数控编程大得多。同时，由于高速加工对工艺的严格要求一般需要不同方案的比照分析，这更加大了编程工作量，所以要求编程系统应该具有高的编程计算速度。系统应该具有全程自动防过切才能和自动的干预检查才能。高速加工以高出传统数控加工近倍的切削速度和进给速度，一旦发生过