吴茂海

摘要：随着科学技术的不断进步和发展，刀具种类和材料也发生了很大的变化，为制造业的发展创造了很大的动力。模具高速铣削加工技术的出现和应用，是当前模具制造技术的重要发展方向，进一步提高了制造业的效率和质量。本文主要对模具高速铣削加工的特点进行分析，并对其相关的关键技术进行论述，讨论模具高速铣削加工技术的应用前景，从而实现制造业的长远发展目标。

关键词：模具；高速铣削；关键技术

随着社会经济综合水平的提高，计算机技术、信息技术和自动化技术也随之不断发展，计算机技术、信息技术以及自动化技术与制造业的有效整合，促进了刀具材料的发展，为现代制造业的发展提供了强大的动力支持，促使以数字化为代表的现代先进制造业技术的出现。制造业中的模具加工技术也在这个背景下高速发展，模具高速加工技术已经成为现代制造业工作的重点之一，模具高速铣削技术是众多技术中的一种，也是重要组成部分。模具制造中的关键技术还包括：成型技术、精密磨削技术、数控技术以及抛光技术等，这些技术的出现对模具制造业的发展具有重要意义，模具高速铣削技术以及其他关键技术在模具制造业中的应用具有很好的前景，通过这些先进的模具制造技术才能进一步提高模具制造的质量和效率，提高制造业的经济效益和社会效益，促进制造业的发展。

1.模具高速铣削加工的概念以及特点

模具制造中一般的铣削加工采用的是较低的进给速度和较大的切削参数，制造成本比较大，随之模具制造技术的进步，模具制造技术出现了高速铣削加工技术，高速铣削技术降低了制造成本，实际运用过程中采用的是高的进给速度和比较小的切削参数。与一般的铣削加工技术相比，模具高速铣削加工技术具有以下特点：

1.1高效

高速铣削加工技术相比一般铣削加工技术，速度更快，提高了模具制造的效率。它的株洲转速在15000r/min至40000r/min之间，甚至可以达到100000r/min，在切削钢的时候，速度在传统铣削加工速度上提高了5-10倍，在模具型腔加工的时候，比电火花加工的效率高5倍左右；

1.2精度高

与一般铣削加工相比，高速铣削加工的精度更高

1.3表面质量高

高速铣削加工的速度快，所以工作过程中工件的温升比较小，表面产生变质层、微裂纹以及热变形的可能性小，减少了模具制造的工作量，提高了模具制造的效率和质量。

1.4可以加工硬度高的材料

这也是高速铣削加工的突出特点，它能够加工一般铣削技术不能加工的高硬度材料，突破了铣削加工的限制，促进了模具制造技术的发展。

2.模具高速加工中的关键技术系统

模具高速铣削加工中的关键技术系统包括：刀具系統、机床系统、模具CAD软件系统以及模具CNC控制系统。模具高速铣削加工技术在模具制造业中的运用，为模具制造业注入了强大的动力，带动了模具制造业进一步发展。但是，在模具高速技术的实际运用过程中我们也不能忽视其构成技术的关键性作用，下面展开高速铣削加工中关键技术的详细论述》

2.1高速铣削的刀具系统

刀具系统是模具高速铣削加工技术的重要组成部分，主要包括：刀具材料、结构以及刀柄。刀具系统对模具制造中进行高速铣削有重要作用，它直接影响模具制造中高速铣削的加工精度、质量和成本。高速铣削时要承受高温、摩擦以及冲击等诸多力的作用，这就要求刀具材料必须具备较高的硬度、耐磨性、韧性以及较好的耐热性，只有这样才能保证高速铣削加工的顺利工作和工件质量，提高铣削工具的使用寿命。现在常用的刀具材料包括：金刚石、硬度合金刀具以及陶瓷道具等，这些材料都具有较高的硬度和很好的耐热性，能够提高刀具系统的性能，对高速铣削加工在模具制造中的运用具有重要意义。但是，高速铣削加工过程中，由于强大的离心力作用，所以会出现夹紧机构破坏或者刀片甩掉的情况，这些现象的出现都会产生不利的影响，高速加工中出现这些情况会造成安全事故的发生。高速铣削加工中刀具系统面临的问题包括：刀具刚性不足、铣削重复精度不稳定、加工过程产生的强大的离心力、不方便换刀等情况。为解决离心力作用引起的刀片甩掉问题，可以采用两面定位的刀柄结构；针对换刀问题，可以定期进行刀具检查，及时更换刀具，避免工作过程中出现刀具问题或者临时换刀；针对精度不稳定的问题，可以采用信息技术和计算机技术，利用先进的技术提高精度稳定程度。下图为刀具示意图：

2.2高速铣削的机床系统

机床机构是磨具制造中的重要组成部分，也为高速铣削加工提供充分的保障，主要是能够为高速铣削提供快速的进给速度。高速铣削加工会产生较大的转速，高速主轴中的一些零件会在强大的离心作用下产生振动和变形，高速运转过程中也会因为摩擦产生大量的热和高温，这都会高速主轴系统中的一些零件产生较大的破坏作用，对高速铣削的顺利工作产生不利的影响。为保护高速主轴系统，提高机床系统的质量，应该提高主轴系统的刚度和回转精度，减轻主轴系统的重量和惯性作用，提高主轴系统的热稳定性，减小主轴系统中零件的振动和工作过程中产生的噪音，优化主轴系统中的冷却和润滑系统，只有这样才能提高高速主轴系统的质量，保证高速铣削顺林加工，提高机床系统运行的可靠性和稳定性。为了提高进给速度，在机床系统中可以采用小螺距大尺寸高质量的滚珠丝杠，在保证高速铣削加工精度的同时提高进给速度。传统机床系统的工作台比较重，刚度也比较低，高速铣削加工中为保证加工质量，工作台质量和刚度都得到了相应的提高。机床系统是高速铣削加工中的关键技术系统，只有提高机床的质量和安全性能，才能为高速铣削加工提供保障，从而提高高速铣削加工的精度和质量，实现高速铣削加工技术在模具制造中的重要作用。下图为高速铣削加工的机床系统：

2.3高速铣削的模具CAD软件系统

模具制造技术中软件系统的运用，进一步提高了模具加工的质量，使得模具加工技术更加完善，模具CAD软件系统的建立，使得模具制造更加直观，主要是利用CAD软件系统技术模拟模具的成型过程的虚拟模具，能够更加直观的对模具进行研究，在工作之前，解决工作过程中可能会遇到的问题，提高模具加工的质量，提高工件的精度和质量。现阶段，CAD软件系统在高速铣削加工技术中的应用，可以实现对铣床刀具的自动调节，使的刀具的使用达到最佳方式，降低换刀的复杂程度，提高刀具安装的质量的稳定性，为高速铣削加工提供保障。现在模具加工中常用的CAD软件系统包括：UG、CAXA以及HSC2等，这些先进软件系统在模具制造中的运用，具有至关重要的作用。除了CAD软件系统，常用的模具软件系统还包括CAE分析系统和CAM制造系统，这三种系统技术的有效整合，在模具制造业中具有重要意义。

2.4CNC控制系统

CNC控制系统能够快速处理数据，优化了对进给的控制，降低了程序段的循环时间，提高了高速铣削的查补精度，使得数据接口更加网络化。总之，CNC控制系统在模具高速铣削加工中具有重要作用，除了上述作用之外，CNC控制系统还具有良好的减振功能，对于工件轮廓加工精度的提高有重要意义。

3.高速铣削加工实例

随着信息通讯技术的发展，对零件功能的要求越来越高，零件内部结构复杂化，这里主要讲石墨高速切削加工实例，石墨属于典型的非均质脆性材料，高速加工的时候容易出现颗粒状的微细粉尘，也具有较强的吸尘能力，对铣削加工的刀具损害十分严重。下图为石墨图片：

高速铣削加工石墨的优势：切削速度大幅度提高，大约是一般铣床加工的5-10倍，刀具的耐用度也提高了70%左右，工件质量也有所提高，大约为2级，降低了工件表面的粗糙度，工件温升低，对于减少工件的热变形具有重要意义，利用高速铣削加工还可以降低生产成本。

高速铣削加工中的不足：加工过程中产生的石墨粉尘进入主轴系统，会损害主轴系统，降低主轴系统各个零件的使用寿命，会出现装夹不稳的现象，从而产生较大的惯性离心力，给操作机床和操作人员带来风险，此外，石墨粉尘进入机床系统，会造成机器滑动面、丝杠和线性导轨的磨损，对机床系统产生不利的影响，石墨粉尘进入数控系统会影响数控系统判断监测的灵敏度和准确度，甚至会引起系统短路事故的发生。

相关策略：首先，可以加强对主轴和进给系统的粉尘密封，降低石墨粉尘进入系统的可能性；其次，对机床工作区进行密封，可以将顶板进行完全的密封，使石墨粉尘无法进行机床系统；最后，可以在机床内部装置集成强力真空吸尘装置，及时吸走加工过程中产生的石墨粉尘。

研究意义：通过高速铣削对石墨的加工可以发现高速铣削出现和推广的重要意义，只有通过高速铣削技术可以突破传统加工技术的限制，提高工件加工的质量，促进模具制造业的发展。

下图为利用高速铣削加工完成的石墨工件：

4.结束语

总之，高速铣削加工技术在模具加工中的运用具有重要意义，它能够有效的提高模具加工的质量和工件的精度，保证高速铣削中关键技术的质量，才能提高模具加工的效率的质量。随着科学技术的发展，高速铣削的關键技术也在不断的优化，充分表明高速铣削在模具制造中的良好前景。

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