高速加工技术及其在模具制造中的应用

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高速加工技术及其在模具制造中的应用１ 引言
２０世纪３０年代，德国科学家Salomon通过对不同材料进行切削试验，发现了-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，而当切削速度增加到-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，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１０００ｍ/ｍｉｎ可称为高速加工，而对于加工铸铁或钢，
切削速度大于３０５ｍ/ｍｉｎ就可以称为高速加工了。随着技术的发展，高速加工的概念也在不断变化，
-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-般精铣加工可达
到５０００～１５０００ｍｍ/ｍｉｎ快速进给可达到２００００～６００００ｍｍ/ｍｉｎ。
与常规切削加工相比，高速加工有如下-些优点，①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，因而切削效率高；②在高速加工的时候，可以采用较少的步距，
达到提高零件表面质量的目的，采用高速加工技术，可以使得零件表面达到磨削的效果；③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，因而工件的变形大大减少；④高的切削速度意味着高的主
轴转速，机床运转激励的振动频率能大大高于工艺系统的固有频率，因而使机床和工艺系统的振动小，工
作平稳，这也有利于提高被加工零件的精度和表面质量；⑤由于高速加工时，切削温度较低，单位切削力
较小，因而刀具的耐用度能得到提高。
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：
①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行加工；②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行加工，
因而传统的必须设计为组合件的-些零件可以设计为整体件了。如蜂窝零件、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，因而发达国家对高速加工机
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，高速加工机床的成本也不断下降，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-些优点：①减少加工工序，粗加
工后，直接精加工，不需要半精加工；②表面质量提高，减少或不需要打磨；③精度提高，减少试模工作