圖4 手機(jī)型腔

1 高速加工參數(shù)

    在利用高速加工技術(shù)過(guò)程中，典型的高速切削加工參數(shù)有切削速度(指刀具切削處的切削線速度)、進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具直徑、切削深度、切削量等(圖1)。一般而言，切削速度依據(jù)被加工模具材料和使用的刀具材料不同而變化，由經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則可查出不同材料的刀具在切削鋼材時(shí)的切削速度的范圍。根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速與刀具的直徑和切削速度關(guān)系式N=V×1000/(p×D)(r/min)計(jì)算出需要的主軸轉(zhuǎn)速：進(jìn)給量與刀具的主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)，它們的關(guān)系表達(dá)式為F(進(jìn)給量)=單刃進(jìn)給量×刀具刃數(shù)×主軸轉(zhuǎn)速(mm/min)。通常，單刃進(jìn)給量為0.1～0.25mm：每分鐘的切削量=F×A d×Rd(mm3/min)。

2 高速切削加工與常規(guī)加工的比較

    高速切削加工與常規(guī)的數(shù)控加工方法主要區(qū)別在于進(jìn)給速度、加工速度和切削深度這三個(gè)工藝參數(shù)值不同。高速切削加工采用高進(jìn)給速度和小切削深度(圖2)，而數(shù)控加工則采用低進(jìn)給速度和大切削深度(圖3)。另外，高速切削加工對(duì)機(jī)床主軸、切削刀具、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服進(jìn)給系統(tǒng)和數(shù)控編程方法的要求與常規(guī)的加工方式不同。過(guò)去模具的型腔加工是電火花(EDM)一統(tǒng)天下。但近年來(lái)，除了窄縫，深槽以及很細(xì)的紋理，非用電火花加工的以外，一般形狀不太復(fù)雜的型腔及三維輪廓已能在高剛度的銑床和加工中心上用涂層銑刀進(jìn)行高速加工，其加工效率比EDM高。而實(shí)際上，高速銑削更適合于加工形狀不是很復(fù)雜的淺型腔模具，而對(duì)于深型腔和具有內(nèi)清角的型腔模具，表面有花紋或圖案的模具加工起來(lái)也存在一定的困難。事實(shí)上高速銑削和電火花在型腔模具的制造中是相輔相成的，在型腔模制造過(guò)程中，采用什么樣的加工方式主要取決于型腔的幾何形狀、材料的硬度和所要求的工藝參數(shù)。

    高速切削加工及其精密性生產(chǎn)實(shí)踐表明，與傳統(tǒng)切削加工相比，用高速加工容易生產(chǎn)和剪斷切屑，當(dāng)切屑厚度減小時(shí)，切屑溫度上升，切屑更為碎小。而當(dāng)應(yīng)力和切屑都減小時(shí)，刀具負(fù)載變小，同時(shí)，由于產(chǎn)生的摩擦熱減少，大量的切削熱量被高速離去的切屑帶走，故模具和刀具的熱變形很小，模具表面沒(méi)有變質(zhì)及微裂紋，因而大大改善工件的加工質(zhì)量，并且有效地提高其加工精度。同常規(guī)的加工相比，高速切削加工具有加工循環(huán)時(shí)間短、所需的刀具數(shù)少、切削應(yīng)力小、產(chǎn)生切屑量大、加工精度高等特點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)高速加工精度可達(dá)10µm以下，表面粗糙度Ra1µm以下。能有效地減少電加工和拋光工作量。
刀具壽命在高性能計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的控制下，高速加工工藝能保證刀具在不同速度下工作的負(fù)載恒定。再加上刀具每刃的切削量極小，有利于延長(zhǎng)刀具使用壽命。
淬硬模具的加工高速加工可以在高速度、大進(jìn)給的方式下完成淬硬鋼的精加工，且可達(dá)到很高的模具表面質(zhì)量(Ra0.4µm)，效率比常規(guī)方式高出4～6倍，所加工的材料硬度高達(dá)62HRC。而且由于高速加工切削量少，提高了加工及其后續(xù)表面光滑度，所以省去了過(guò)去機(jī)加工和電加工的磨削和拋光工序。
3 高速加工的刀具
高速切削刀具必須與加工的模具材料有較小的化學(xué)親和力，具有優(yōu)良的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性，即良好的抗沖擊、耐磨損和抗熱疲勞的特性。目前，陶瓷、立方氮化硼 (CBN)、涂層硬質(zhì)合金等刀具均可作為高速切削模具鋼件的刀具材料。如用聚晶方法得到的聚晶立方氮化硼(PCBN)的刀片硬度達(dá) 3500～4500HV，已成為高速切削淬硬鋼的首選刀具材料。刀具的涂層技術(shù)是提高高速切削能力的關(guān)鍵技術(shù)之一。