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（一）高速切削加工工藝概述
1.高速切削加工簡(jiǎn)介
高速切削加工的 概念始于20世紀(jì)30年代，認(rèn)為在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，隨著切削速度的增大，切削溫度和刀具磨損也隨之增大；當(dāng)切削速度大到一定值后，切削溫度和刀具磨損 隨著切削速度的增大反而減少，這個(gè)速度稱為臨界速度。每種材料都有一個(gè)臨界速度，在這個(gè)速度范圍內(nèi)，由于切削溫度太高，任何刀具無(wú)法承受，切削加工無(wú)法進(jìn)行，這個(gè)范圍被稱為"死谷"區(qū)域。
—般認(rèn)為，高速切削是指超過(guò)臨界速度，高于常規(guī)切削速度五倍乃至十幾倍條件下進(jìn)行的切削加工。例如，鋁合金高速切削范圍為1500m/min，鑄鐵為750m/min，普通鋼材為600~800m/min。
目前，高速切削加工在飛機(jī)制造、電路板制造和模具制造中得到了廣泛應(yīng)用，不僅用于切削金屬材料，也開(kāi)始切削橡膠、塑料及木材等非金屬材料。加工范圍不僅涉及銑削，而且開(kāi)始在鉆削、磨削和切割方面得以應(yīng)用。目前，高速切削還在不斷向前發(fā)展。
2. 高速切削加工的特點(diǎn)
(1)加工效率高 高速切削不僅切削速度高，而且允許采用較高的進(jìn)給率，所以它比常規(guī)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較高進(jìn)給速度，激振頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)切削工藝系統(tǒng)的固有頻率范圍，所以切削振動(dòng)對(duì)加工質(zhì)量的影響很小，使得加工平穩(wěn)，可實(shí)現(xiàn)高 精度、高表面質(zhì)量的加工。一般情況下，高速切削加工的精度為10um甚至更高，表面粗糙度Ra值小于1um。例如，以1325m/min的切削速度銑削灰 鑄鐵，表面粗糖度Ra值 為0.53um，如同磨削加工，因此，高速銑削加工可以作為最后的精加工工序。
(3)切削力小、熱變形小 和傳統(tǒng)的常規(guī)切削加工相比，高速切削力減小了30%以上,這對(duì)于剛性低的工件可減少加工變形，保證加工精度。特別適于大型框架件、薄板件和薄壁槽形件的精 加工。另外，高速切削中產(chǎn)生的熱量絕大部分被切屑帶走，減少了工件由于溫度變化引起的翅曲或膨脹變形。
(4)加工耗能低、節(jié)省能源 高速切削的切除效率高，加工時(shí)間短，消耗的能源少，提高了能源和設(shè)備的利用率，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
3. 高速切削加工的條件
(1)高速切削機(jī)床
1）高速主軸。一般高速切削機(jī)床中的主軸轉(zhuǎn)速為10000 - 30000r/min。在模具制造中，經(jīng)常選用直徑為16mm以下的刀具，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)高于30000r/min。
2）高速進(jìn)給系統(tǒng)。高速切削時(shí)需要一個(gè)合理的背吃刀量和進(jìn)給量，這是保證最佳切削狀況和加工質(zhì)量所必備的。因此，機(jī)床應(yīng)具備盡可能快且反應(yīng)靈敏的進(jìn)給系統(tǒng)。
3）高速CNC控制系統(tǒng)。高速切削時(shí)要求CNC控制系統(tǒng)具有快速數(shù)據(jù)處理能力，以及插補(bǔ)、補(bǔ)償和最佳拐角減速等功能。
4）高速冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)要具有強(qiáng)力高壓、高效的特點(diǎn)，大流量的離壓切削液對(duì)切削區(qū)進(jìn)行冷卻，將大量熱切屑沖離工作臺(tái)。
(2)刀具 高速切削加工時(shí)要求刀具磨損最小、壽命較長(zhǎng)，這對(duì)保證加工精度和提高生產(chǎn)效率極其重要。因此，要根據(jù)被加工材料的不同而選擇不同刀具的材料，一般選用熱硬性好和疲勞強(qiáng)度高的材料。例如，切削鋼材時(shí)，宜選擇六方氮化硼、涂層硬質(zhì)合金等材料。
(3)切削工藝 高速切削時(shí)，只有工件材料、刀具材料、刀具幾何參數(shù)和切削加工工藝條件相互協(xié)調(diào)，才能保證高速切削正常進(jìn)行。刀具幾何參數(shù)要有利于提高刀具剛性和減少切削刃的破損。在高速切削時(shí)，多選擇高轉(zhuǎn)速、中切深、快進(jìn)給和多行程的加工工藝。
(4) 系統(tǒng)功能 機(jī)床的CAM系統(tǒng)應(yīng)具備計(jì)算速度快、節(jié)省編程時(shí)間等特點(diǎn)，同時(shí)還應(yīng)具有全程自動(dòng)防過(guò)切處理能力。在使用較小直徑刀具加工時(shí)能自動(dòng)提示最短夾刀長(zhǎng)度，并能自 動(dòng)進(jìn)行刀具干涉檢查。另外，還應(yīng)具有留量分析功能，每次切削后都能顯示各個(gè)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應(yīng)用
(1)直接加工淬硬模具 高速銑削可以加工淬火后硬度為62HRC的模具成形表面，表面粗糙度Ra小于0.4um，加工效率比常規(guī)方式高4 ~6倍。不僅保證了加工質(zhì)量，而且簡(jiǎn)化了加工工藝過(guò)程，縮短了生產(chǎn)周期。
(2) 部分取代電火花成形加工目前，除了窄槽、深槽和紋理很細(xì)的成形表面仍用電火花成形加工外，一般形狀不太復(fù)雜的型腔和立體輪廓已經(jīng)開(kāi)始采用高速銑削一次裝夾 完成粗、半精及精加工,代替電火花成形加工，省去了傳統(tǒng)的機(jī)加工、電火花成形。目前，高速切削加工主要適于加工比較平坦的淺型腔模具。
(3)快速、高質(zhì)景地加工非淬火模具 當(dāng)加工耐磨性、耐熱性較低的吹塑模、注射模型腔和鋁合金樣件時(shí)，高速切削加工的效率可大幅提高，而且表面粗糙度可達(dá)到鏡面要求，不需要拋光加工就可以使用。
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