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现代模具加工高速切削加工技术

高速切削的目标

达到这些目标的主要因素为：一次(更少次数)装夹的模具加工；通过高速切削技术改善模具
的几何精度，同时可减少手工劳动和缩短试模时间；使用CAM系统和面向车间的编程来帮助
制定工艺计划，通过工艺计划提高机床和车间的利用率。

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高速切削的实际优点刀具和工件

可保持低温度，这在许多情况下延长了刀具的寿命。另一方面，在高速切削应用中，切削量
是浅的，切削刃的吃刀时间特别短。这就是说，进给比热传播的时间快。

低切削力得到小而一致的刀具弯曲。这与每种刀具和工序所需的恒定的加工余量相结合，是
高效和安全加工的先决条件之一。

由于高速切削中典型的切削深度是浅的，刀具和主轴上的径向力低。这减少了主轴轴承、导
轨和滚珠丝杠的磨损。高速切削和轴向铣削也是良好的组合，它对主轴轴承的冲击小，使用
这种方法可以使用悬伸较长的刀具而振动的风险不大。

小尺寸零件的高生产率切削，如粗加工、半精加工和精加工，在总的材料去除率相对低时有
很好的经济性。高速切削可在一般精加工中获得高生产率，可获得杰出的表面质量。表
面质量常低于Ra0.2µm。采用高速切削使对薄壁零件的切削成为可能。使用高速切削，吃
刀时间短，冲击和弯曲减小了。

模具的几何精度提高了，组装就容易和更快了。无论是什么人，技能如何，都能获得CAM/CNC
生产的表面纹理和几何精度。如果花在切削上的时间稍多一些，费时的人工抛光工作可显著
减少。常常可减少达60-100%。一些加工，如淬火、电解加工和电火花加工(EDM)，可以大大
减少。这就可降低投资成本和简化后勤供应。用切削代替电火花加工(EDM)，模具使用寿命
和质量也得到提高。

采用高速切削，可通过CAD/CAM很快改变设计，特别是在不需要生产新电极的情况下。

由于起始过程有高的加速度和减速度以及停止，导轨、滚珠丝杠和主轴轴承产生相对快的磨
损。这常常导致较高的维护成本。
需要专门的工艺知识、编程设备和快速传送数据的接口。

可能很难找到和挑选高级技术员工。

有相当长的调试和出故障时间。

加工中无需紧急停止，导致人为错误和软件或硬件故障会产生许多严重后果。

必须有良好的加工计划——“向饥饿的机床提供食物”。

必须有安全保护措施：使用带安全外罩及防碎片盖的机床。避免刀具的大悬伸。不要使用
“重”刀具和接杆。定期检查刀具、接杆和螺栓是否有疲劳裂纹。仅使用注明最高主轴速度
的刀具。不要使用整体高速钢(HSS)刀具！

高速切削对机床的要求

对ISO/BT40号机床的典型要求如下：主轴速度范围<40000转/分主轴功率>22kW；可编
程进给率40-60m/分；快速横向进给<90m/分；轴向减速度/加速度>1g；块处理速度1-20
毫秒；数据传递速度250Kbit/s(1毫秒)；增量(线性)5-20微米或NURBS插补；主轴
具有高热稳定性和刚性，主轴轴承具有高的预张力和冷却能力。通过主轴的送风/冷却液；
具有高的吸收振动能力的刚性机床框架；各种误差补偿——温度、象限、滚珠丝杠是最重要
的；CNC中的高级预见功能。

高速切削特性以及要求整体硬质合金

高精度磨削，径向跳动低于3微米。尽可能小的凸出和悬伸，最大的刚性，尽可能小的刀具
弯曲变形和大的芯核直径。

为了使振动的风险、切削力和弯曲尽可能小，切削刃和接触长度应尽可能短。

超尺寸、锥度刀柄，这在小直径时特别重要。

细晶粒基体和为了得到高耐磨性的TiAlN涂层。

用于风冷或冷却液的内冷却孔。

适合淬硬钢高速切削要求的坚固微槽形。

对称刀具，最好是设计保证平衡。使用可转位刀片的刀具
设计保证的平衡。

在刀片座和刀片上的保证跳动量小的高精度，主刀片的最大径向跳动为10微米。适合淬硬钢
高速切削要求的牌号和槽形。

刀具体上有适当的间隙，以避免刀具弯曲(切削力)消失时产生摩擦。

送风或冷却液的冷却孔(立铣刀)。

刀具体上标明允许的最大转速。