（一）高速切削加工工艺概述

1.高速切削加工简介

高速切削加工的 概念始于20世纪30年代，认为在常规切削速度范围内，随着切削速度的增大，切削温度和刀具磨损也随之增大；当切削速度大到一定值后，切削温度和刀具磨损 随着切削速度的增大反而减少，这个速度称为临界速度。每种材料都有一个临界速度，在这个速度范围内，由于切削溫度太高，任何刀具无法承受，切削加工无法进行，这个范围被称为"死谷"区域。

—般认为，高速切削是指超过临界速度，高于常规切削速度五倍乃至十几倍条件下进行的切削加工。例如，铝合金高速切削范围为1500m/min，铸铁为750m/min，普通钢材为600~800m/min。

目前，高速切削加工在飞机制造、电路板制造和模具制造中得到了广泛应用，不仅用于切削金属材料，也开始切削橡胶、塑料及木材等非金属材料。加工范围不仅涉及铣削，而且开始在钻削、磨削和切割方面得以应用。目前，高速切削还在不断向前发展。

2. 高速切削加工的特点

(1)加工效率高   高速切削不仅切削速度高，而且允许采用较高的进给率，所以它比常规切削的加工效率高5 ~ 10倍。
(2)加工精度高   由于高速切削采用高的切削速度和较高进给速度，激振频率远远超过切削工艺系统的固有频率范围，所以切削振动对加工质量的影响很小，使得加工平稳，可实现高 精度、高表面质量的加工。一般情况下，高速切削加工的精度为10um甚至更高，表面粗糙度Ra值小于1um。例如，以1325m/min的切削速度铣削灰 铸铁，表面粗糖度Ra值 为0.53um，如同磨削加工，因此，高速铣削加工可以作为最后的精加工工序。

(3)切削力小、热变形小   和传统的常规切削加工相比，高速切削力减小了30%以上,这对于刚性低的工件可减少加工变形，保证加工精度。特别适于大型框架件、薄板件和薄壁槽形件的精 加工。另外，高速切削中产生的热量绝大部分被切屑带走，减少了工件由于温度变化引起的翅曲或膨胀变形。

(4)加工耗能低、节省能源   高速切削的切除效率高，加工时间短，消耗的能源少，提高了能源和设备的利用率，符合可持续发展的要求。

3. 高速切削加工的条件

(1)高速切削机床
1）高速主轴。一般高速切削机床中的主轴转速为10000 - 30000r/min。在模具制造中，经常选用直径为16mm以下的刀具，主轴转速应高于30000r/min。
2）高速进给系统。高速切削时需要一个合理的背吃刀量和进给量，这是保证最佳切削状况和加工质量所必备的。因此，机床应具备尽可能快且反应灵敏的进给系统。
3）高速CNC控制系统。高速切削时要求CNC控制系统具有快速数据处理能力，以及插补、补偿和最佳拐角减速等功能。
4）高速冷却系统。冷却系统要具有强力高压、高效的特点，大流量的离压切削液对切削区进行冷却，将大量热切屑冲离工作台。

(2)刀具   高速切削加工时要求刀具磨损最小、寿命较长，这对保证加工精度和提高生产效率极其重要。因此，要根据被加工材料的不同而选择不同刀具的材料，一般选用热硬性好和疲劳强度高的材料。例如，切削钢材时，宜选择六方氮化硼、涂层硬质合金等材料。

(3)切削工艺   高速切削时，只有工件材料、刀具材料、刀具几何参数和切削加工工艺条件相互协调，才能保证高速切削正常进行。刀具几何参数要有利于提高刀具刚性和减少切削刃的破损。在高速切削时，多选择高转速、中切深、快进给和多行程的加工工艺。

(4) 系统功能   机床的CAM系统应具备计算速度快、节省编程时间等特点，同时还应具有全程自动防过切处理能力。在使用较小直径刀具加工时能自动提示最短夹刀长度，并能自 动进行刀具干涉检查。另外，还应具有留量分析功能，每次切削后都能显示各个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应用

(1)直接加工淬硬模具    高速铣削可以加工淬火后硬度为62HRC的模具成形表面，表面粗糙度Ra小于0.4um，加工效率比常规方式高4 ~6倍。不仅保证了加工质量，而且简化了加工工艺过程，缩短了生产周期。

(2) 部分取代电火花成形加工目前，除了窄槽、深槽和纹理很细的成形表面仍用电火花成形加工外，一般形状不太复杂的型腔和立体轮廓已经开始采用高速铣削一次装夹 完成粗、半精及精加工,代替电火花成形加工，省去了传统的机加工、电火花成形。目前，高速切削加工主要适于加工比较平坦的浅型腔模具。

(3)快速、高质景地加工非淬火模具   当加工耐磨性、耐热性较低的吹塑模、注射模型腔和铝合金样件时，高速切削加工的效率可大幅提高，而且表面粗糙度可达到镜面要求，不需要抛光加工就可以使用。