（一）高速切削加工工藝概述

1.高速切削加工簡介

高速切削加工的 概念始于20世紀30年代，認為在常規切削速度范圍內，隨著切削速度的增大，切削溫度和刀具磨損也隨之增大；當切削速度大到一定值后，切削溫度和刀具磨損 隨著切削速度的增大反而減少，這個速度稱為臨界速度。每種材料都有一個臨界速度，在這個速度范圍內，由于切削溫度太高，任何刀具無法承受，切削加工無法進行，這個范圍被稱為"死谷"區域。

—般認為，高速切削是指超過臨界速度，高于常規切削速度五倍乃至十幾倍條件下進行的切削加工。例如，鋁合金高速切削范圍為1500m/min，鑄鐵為750m/min，普通鋼材為600~800m/min。

目前，高速切削加工在飛機制造、電路板制造和模具制造中得到了廣泛應用，不僅用于切削金屬材料，也開始切削橡膠、塑料及木材等非金屬材料。加工范圍不僅涉及銑削，而且開始在鉆削、磨削和切割方面得以應用。目前，高速切削還在不斷向前發展。

2. 高速切削加工的特點

(1)加工效率高   高速切削不僅切削速度高，而且允許采用較高的進給率，所以它比常規切削的加工效率高5 ~ 10倍。
(2)加工精度高   由于高速切削采用高的切削速度和較高進給速度，激振頻率遠遠超過切削工藝系統的固有頻率范圍，所以切削振動對加工質量的影響很小，使得加工平穩，可實現高 精度、高表面質量的加工。一般情況下，高速切削加工的精度為10um甚至更高，表面粗糙度Ra值小于1um。例如，以1325m/min的切削速度銑削灰 鑄鐵，表面粗糖度Ra值 為0.53um，如同磨削加工，因此，高速銑削加工可以作為最后的精加工工序。

(3)切削力小、熱變形小   和傳統的常規切削加工相比，高速切削力減小了30%以上,這對于剛性低的工件可減少加工變形，保證加工精度。特別適于大型框架件、薄板件和薄壁槽形件的精 加工。另外，高速切削中產生的熱量絕大部分被切屑帶走，減少了工件由于溫度變化引起的翅曲或膨脹變形。

(4)加工耗能低、節省能源   高速切削的切除效率高，加工時間短，消耗的能源少，提高了能源和設備的利用率，符合可持續發展的要求。

3. 高速切削加工的條件

(1)高速切削機床
1）高速主軸。一般高速切削機床中的主軸轉速為10000 - 30000r/min。在模具制造中，經常選用直徑為16mm以下的刀具，主軸轉速應高于30000r/min。
2）高速進給系統。高速切削時需要一個合理的背吃刀量和進給量，這是保證最佳切削狀況和加工質量所必備的。因此，機床應具備盡可能快且反應靈敏的進給系統。
3）高速CNC控制系統。高速切削時要求CNC控制系統具有快速數據處理能力，以及插補、補償和最佳拐角減速等功能。
4）高速冷卻系統。冷卻系統要具有強力高壓、高效的特點，大流量的離壓切削液對切削區進行冷卻，將大量熱切屑沖離工作臺。

(2)刀具   高速切削加工時要求刀具磨損最小、壽命較長，這對保證加工精度和提高生產效率極其重要。因此，要根據被加工材料的不同而選擇不同刀具的材料，一般選用熱硬性好和疲勞強度高的材料。例如，切削鋼材時，宜選擇六方氮化硼、涂層硬質合金等材料。

(3)切削工藝   高速切削時，只有工件材料、刀具材料、刀具幾何參數和切削加工工藝條件相互協調，才能保證高速切削正常進行。刀具幾何參數要有利于提高刀具剛性和減少切削刃的破損。在高速切削時，多選擇高轉速、中切深、快進給和多行程的加工工藝。

(4) 系統功能   機床的CAM系統應具備計算速度快、節省編程時間等特點，同時還應具有全程自動防過切處理能力。在使用較小直徑刀具加工時能自動提示最短夾刀長度，并能自 動進行刀具干涉檢查。另外，還應具有留量分析功能，每次切削后都能顯示各個部位的材料余量和所在位置。

（二）高速切削加工在模具制造中的應用

(1)直接加工淬硬模具    高速銑削可以加工淬火后硬度為62HRC的模具成形表面，表面粗糙度Ra小于0.4um，加工效率比常規方式高4 ~6倍。不僅保證了加工質量，而且簡化了加工工藝過程，縮短了生產周期。

(2) 部分取代電火花成形加工目前，除了窄槽、深槽和紋理很細的成形表面仍用電火花成形加工外，一般形狀不太復雜的型腔和立體輪廓已經開始采用高速銑削一次裝夾 完成粗、半精及精加工,代替電火花成形加工，省去了傳統的機加工、電火花成形。目前，高速切削加工主要適于加工比較平坦的淺型腔模具。

(3)快速、高質景地加工非淬火模具   當加工耐磨性、耐熱性較低的吹塑模、注射模型腔和鋁合金樣件時，高速切削加工的效率可大幅提高，而且表面粗糙度可達到鏡面要求，不需要拋光加工就可以使用。