高速铣在汽车零部件模具制造中的应用

0引言
随着科学技术的不断发展，高速加工技术也获得了极大的提升，这项技术是一种现代高新技术，不仅将制造技术与控制理论进行有效结合，同时还有效运用了信息技术以及材料技术等，是多种先进技术的结合体。

而且在科学技术不断发展的背景下，这项技术的应用也日渐普遍，不仅在航天航空，模具加工，还有汽车制造等诸多领域都有着很好的应用，发挥着巨大的作用，经济效益可观。

在高速精密数控机床加工中高速加工工具系统的重要性不言而喻，保证高速加工工具系统的持续稳定性，不仅能够有效提升高速加工的工作效率，而且对产品质量也有着最为直接的影响。

现如今高速加工技术，在模具制造中的应用越来越广泛，成为其今后发展的重要方向。

电火花机床加工，在传统模具加工制造中应用普遍，但是已经很难满足现代高速发展制造业的需求，高速机床加工成为模具制造今后的重要发展方向。

不仅使模具生产的效率大大增强，而且更确保了产品的质量，这项技术的快速发展受到了人们的广泛关注。

20世纪30年代，德国人通过圆锯开展高速切削方面的研究，是高速切削技术的起源阶段。

通过实验得出结论：切削过程中，随着速度的变化，切削温度也会随之改变，速度最高时，温度也最高，但是达到极值以后便会随之下降。

切削力以及应变力和热方面的因素，对高速切削过程有的最为直接的影响。

切削深度小以及步距小，是高速切削的主要特点，通过切削载荷的降低，能够使切削热、应力以及切削变形等大幅减小。

随着切削速度的不断提升，便会增加变形速度，相应的也会使其温度提高，如此一来，便使得材料在抵抗变形方面的能力变弱。

因此，有效冷却工件和刀具，对切削参数进行正确选择，能够大大提升高速切削作业效率，获得更高质量的产品，对延长刀具使用寿命也有非常重要的意义。

现如今，高速切削技术也伴随机械技术的快速发展，电子、计算机等工程技术的应用，获得了极大的提升，并在诸多领域中应用日渐广泛，相应的机床刀具也获得了极大的发展，工作过程中，可以依照具体实际进行刀具选择，并且数控编程软件功能越发强大，这些都为高速切削技术的发展起到了巨大的推动作用。

1在模具制造中应用高速加工技术
对于模具制造加工而言，由于其复杂的几何形状，给其大规模生产造成很大影响，工作中只能进行单件模具的生产，正是由于这些原因，模具生产效率普遍低下，需要投入很长的工期。

之前加工制造淬硬模具，多是通过电火花加工技术以及人工修光技术进行加工，大大增加了工期时间。

所以有效控制和降低模具生产成本与时间，成为当前模具加工技术最重要的任务。

伴随我国科技水平的不断提升，高速切削技术也获得了极大的发展，相较于传统切削技术，该技术优势非常突出，成为模具制造加工的重要发展趋势。

高速切削在模具加工过程中，其主要优势体现在以下几个方面，通过机床高速进给速度与切削方式共同协作下，来实现模具的制造加工。

①高速切削粗加工技术以及半精加工技术，使得金属切除效果大大增强，使金属表面质量、形状精度得到了大幅提升，在加工制造复杂曲面模具中发挥着重要作用，加工制造出来的模具表面非常的光滑，使产品的优势度大大增强。

②淬硬材料也可通过高速加工技术进行加工，通过机床切削工艺与刀具来进行加工，相较于传统的电火花加工技术，该项技术的工作效率更高，避免了手工修模浪费的时间。

经过热处理淬硬后的大型模具应当进行精加工，但是半精加工与粗加工主要在热处理前的模具中应用。

而小型的模具，通过一次装夹，并通过热处理材料，均可通过粗、精加工来实现。

③在模具加工中，CAD/CAM 技术与高速切削的联合应用，能够大大减少模具的热变形率，降低发热与切削力，尤其在复杂薄壁类电极加工中发挥着巨大的作用。

④模具加工通过高速切削技术，能够使其使用寿命增强20%以上，这主要是由于高速切削，能够使模具表面损伤大大降低，进而增进其使用寿命。

2加工模具的高速切削机床伴随模具加工工业的发展，高速切削机床也获得了极大的发展，通过有限元对高速切削，机床底座筋形进行设
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—作者简介:施雅夫（1986-），男，湖南汉寿人，研究生，助教，研究
方向为机械。

高速铣在汽车零部件模具制造中的应用
施雅夫
（湖南工学院，衡阳421002）
摘要:现如今,高速加工技术在模具制造中的应用越来越普遍,并发挥着巨大的作用,成为了模具加工的重要发展趋势。

火花机床
加工这种传统的技术,现在很多模具加工企业中,逐渐被高速机床加工技术所替代。

这种先进的技术应用,不仅使模具生产效率得到了大幅提升,而且也极大地促进了模具的生产产量,发挥的作用是无可替代的。

下文笔者基于自己的工作实践,就汽车零部件,模具制造加工中高速铣技术的应用展开详细分析与研究。

在探讨高速切削原理的基础上,分析怎样对刀具轨迹以及切削参数等进行有效确定,同时对机床的余量、进给量如何进刀以及圆滑过渡的刀具轨迹和主轴转速等参数在相应的数控系统中进行设定,与CAM 特色以及有效结合,进行高速铣削编程,使得模具的制造效率得到了大幅提升,同时也提升了其制造质量。

关键词:计算机辅助制造;高速铣;数控编程
Internal Combustion Engine&Parts
计与优化，大大增强了机床的刚性，通过高密度铁材料进行铸造，不仅大大提升了其刚性强度，而且具有较好的抗震性。

轴承结构不仅回转精度高，而且刚性非常的强。

C轴功能是机床的又一大特点，通过双电机协同消隙结构来体现C轴功能。

通过伺服电机驱动X轴与Z轴。

丝杠与星齿轮减速箱的连接方式Z轴伺服电机的主要特点，不仅刚性强，而且输出扭距较大。

滚珠丝杠和同步齿形带连接的方式是X轴伺服电机的主要连接特点，不仅使其工作效率大大增强，而且输出扭距也有了很大的提升。

铣削主轴设置于内部，能够进行铣钻攻丝。

自制手动四爪卡盘为机床标准卡盘特点。

不仅具有较为简单的结构，而且维护起来也非常简便。

变量叶片泵是液压系统的主要组成，与底座右侧安装液压油箱，可以起到很好的防护作用与隔离外界环境。

叠加阀是各个液压回路主要的安装方式，不仅具有紧凑的结构，而且容易操作。

工位回转刀库在机床上配备多个，其正反转通过液压分度马达进行驱动，到位之后的刀具，通过液压缸插销进行定位。

铣刀以及车刀共同存在于一个刀库中。

通过国内外先进的数控系统来配置机床数控系统。

3高速铣削工艺
进给速度快，切削速度快，是高速铣削最大的特点，倘若加工阶段，有很大的冲击影响，便会对刀具和工件形成破坏，所以必须要有稳定的刀具切削负荷，对刀具的轨迹进行科学控制，合理的切削用量，促进其能平稳的进行切削。

过渡平滑运动，无尖角轨迹，不会导致刀具暂停，防止刀具烧坏。

下刀应当通过斜线或者螺旋形式进行下刀，以免冲击刀具，确保均匀性的切削深度以及切削载荷，避免冲击机床和刀具。

数控程序是高速铣削重要的控制方式，切削参数的合理设置通过NC编程来实现，依照加工的实际要求对工步进行合理确定，同时对刀具轨迹进行合理确定。

NC程序的输出在相应数控系统下完成，数控编程阶段，应当合理选择切削参数与走刀路径。

确保加工零件的精度，避免粗糙度影响零件的质量，有效提升刀具的切削功能，增进其耐磨性，将机床的性能充分发挥出来，增进切削工作效率，提升工作质量，避免出现加工变形问题，有效的控制和降低成本。

4高速铣削加工实例
为了有效提高模具生产产量，增进其寿命，控制成本投入，采用有效措施优化模具材料，并对热处理工艺进行优化，通过这些优化措施的实施，大大提升其硬度。

并发现之前应用的加工工艺与方法存在很多问题，不仅效率低下，而且对刀具造成了严重磨损，扎刀、啃刀问题时常发生，加工质量普遍不高。

为了有效改善这一状况，采取有效措施，改进了数控加工技术，同时对成本投入进行充分考虑，加工方法确定为高速铣，通过机夹刀具来代替立铣刀，合金材料是刀片的主要材料组成，同时磨损一侧的刀片，还可通过角度转换继续使用。

在优化之前，对一些柴油机活塞模具进行加工，粗加工用Φ16立铣刀如图1。

800rpm的主轴转速，5mm的刀间，4mm的各切削深度，120mm/min的进给，需经过9小时粗加工，并在加工过程中需要进行多次刀具的转换。

完成粗加工之后，给后续加工留较大余量，加工效果如图2。

通高速铣加工技术对于之前采用的工艺进行优化，粗加工用Φ16机夹刀具，如图3，2000rpm主轴转速，8mm的刀间距，1mm各层切削深度，1800mm/min进给，经4.5小时粗加工完成，大大提升了切削效率，而且加工过程中刀具可以互换，对于高硬度材料的加工高速铣比较适用，减少了中间换刀的环节，初加工之后余量较小，减少了后续施工的时间投入，也可直接进行精加工。

5高速铣参数设定及注意要点
①必须要保证均匀的切削深度与切削负荷，避免冲击机床和刀具。

②高速铣削过程中，走刀通过斜线或者螺旋式进行走刀。

为确保高速运转，机床不会发生方向变化，使圆弧过渡轨迹有效提升，避免加工阶段突变的轨迹方向，对机床形成震动。

③在进行初加工过程中，应当选择较大的刀具，依照刀具大小，对切削参数进行合理设置，增进其转速，保持每层切削深度，不宜过深，提升进给速度，增进切削效果。

精加工阶段，对切削深度进行合理选择，并合理选择每齿进给量，增进主轴转数与进给速度。

6结语
笔者通过高速铣技术的应用，对于很多模具开展数控加工，有效地提高了加工的效率，同时，加工质量也较之前有了大幅的提升。

并在实际工作中普遍推广应用。

尤其为了进一步延长模具使用寿命，优化改造了模具材料和材料的热处理，取得了非常好的效果，给新产品的研发推广打下了坚实的基础，生产成本也得到了有效控制，能够按时保质保量的完成订单。

当前经济社会高速发展，这给制造业带来了巨大的挑战，竞争形势不断加剧，而高速铣削技术的推广与应用，为制造业的发展注入了强大的动力。

制造业应当依照自身水平和加工对象的需求，对高速切削技术进行科学选择，同时强化研究，对切削参数和工艺进行合理确定，以获得较好的应用效果和效益。

参考文献院
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航空制造技术，2010
图1图2图3。