高速切削是當(dāng)今世界制造業(yè)中一項(xiàng)快速發(fā)展的高新技術(shù)。在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，高速切削作為一種新的切削加工理念，被愈來(lái)愈多的機(jī)械工程師所認(rèn)可。而高速切削所帶來(lái)的高切削效率和高切削精度，也是為了不斷滿足制造業(yè)不斷發(fā)展的需要。汽車工業(yè)所追求的零件生產(chǎn)效率和模具制造業(yè)所追求的精密模具硬質(zhì)材料的切削，都促使高速切削技術(shù)蓬勃發(fā)展。
　　一、高速銑床在制造業(yè)中的典型應(yīng)用
　　用小切削量、高切削速度代替?zhèn)鹘y(tǒng)的大切削量、低切削速度，提高加工效率和加工精度在傳統(tǒng)的大切削量、低切削速度的切削加工形式中，切削沖擊大，并產(chǎn)生大量的切削熱，使刀具和工件產(chǎn)生一定程度上受壓變形和熱變形，降低了生產(chǎn)率和加工精度。
　　在高速銑削加工中，采用小切削量、高切削速度的切削形式，改變了刀刃部位的機(jī)理，促使切削性能的改善和切削力的降低，大量的切削熱量被高速離去的切屑帶走，即使在無(wú)任何冷卻條件的情況下，工件和刀具的熱變形和受壓變形還是很小的，在高切削效率下，又能得到高切削精度。用此方法可加工薄壁輕型構(gòu)件成電極，在加工工件很長(zhǎng)而剛性較差的情況下，也能取得滿意的加工效果。
　　對(duì)硬質(zhì)材料表面加工代替電火花加工在刀具能滿足切削條件的情況下，在一定范圍內(nèi)可以對(duì)硬表面進(jìn)行銑削加工，尤其是對(duì)硬度在HRC46～60之間的表面，銑削可以部分取代電火花加工，如加工鍛?；蚶炷５取Ｔ谕瑯拥募庸r(shí)間內(nèi)，它所達(dá)到的表面粗糙度比電火花加工還好。
　　二、高速銑床在模具制造中的應(yīng)用
　　我廠是一家專業(yè)橡膠模具制造廠，為了提高產(chǎn)品的制造能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，1997年初引進(jìn)兩臺(tái)五軸五聯(lián)動(dòng)高速銑床DIGIT—218。該機(jī)床主軸電機(jī)功率6kW，最高主軸轉(zhuǎn)速為28000r/min，最高進(jìn)給速度為10m/min，最大進(jìn)給加速度為5m/s2。經(jīng)過(guò)兩年來(lái)的不斷摸索和總結(jié)，初步掌握了高速銑削的加工特點(diǎn)和基本的應(yīng)用技術(shù)。
　　高精度鋁質(zhì)模具型腔的加工
　　高精度鋁質(zhì)模具型腔的加工，是眾多模具制造廠家的一大難題。由于鋁材料的熔點(diǎn)較低，在傳統(tǒng)的銑削加工時(shí)，大量的切削熱使部分鋁屑熔化，使鋁屑粘附在刀具上，使得加工后型腔表面質(zhì)量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。要獲得較高表面質(zhì)量型腔，后道工序需要大量的手工操作，如鏟刮、拋光等，但型腔的加工精度無(wú)法控制。如我廠為奧地利客戶加工的鋁質(zhì)橡膠扶手帶模具，模具型腔長(zhǎng)達(dá)1500mm，尺寸精度誤差±0.05mm，表面粗糙度Ra0.8&mirco;m，原制造工藝為粗刨—半精刨—精刨—手工鏟刮—手工拋光，制造周期60h，仍無(wú)法滿足客戶的要求。
　　采用高速銑床加工時(shí)，半精加工切削參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速18000r/min，切深2mm，進(jìn)給速度5m/min；精加工切削參數(shù)：主軸轉(zhuǎn)速20000r/min，切深0.2mm，進(jìn)給速度8m/min，加工周期6h，模具質(zhì)量能滿足客戶的要求。
　　輪胎模具型芯的加工
　　在輪胎模具的加工過(guò)程中，需要加工一種型芯，外形類似于一只汽車輪胎，上面刻滿了各種輪胎花紋。傳統(tǒng)加工方法加工時(shí)，需經(jīng)歷十幾道工序，全部用手工完成，一般的輪胎花紋加工，需14天左右，而對(duì)復(fù)雜的輪胎花紋，需加工20天以上，質(zhì)量仍無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求?，F(xiàn)采用高速銑床加工，工件材料為可加工塑料，加工參數(shù)為：主軸轉(zhuǎn)速18000r/min，切深2mm，進(jìn)給速度10m/min，加工時(shí)間24h，型芯質(zhì)量能滿足加工工藝的要求，并使我廠輪胎模具加工水平和質(zhì)量達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。
　　標(biāo)準(zhǔn)梯形塊的加工
　　在我廠的一種產(chǎn)品中，需要一種高標(biāo)準(zhǔn)的梯形塊，兩個(gè)梯形側(cè)面是其他零件安裝的基準(zhǔn)面。過(guò)去曾采用過(guò)多種方法，如線切割加工、數(shù)控銑床加工、工具磨床加工等，均無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求。現(xiàn)采用高速銑床加工，工件材料為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為HB290，加工參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速12000r/min，刀具為12mm立銑刀，切深0.5mm，進(jìn)給速度3m/min，加工時(shí)間2h，質(zhì)量完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
　　三、存在問(wèn)題
　　合理加工參數(shù)的選擇
　　高速切削作為一種新的切削方式，尚沒(méi)有完整的加工參數(shù)表可供選擇，也沒(méi)有許多加工實(shí)例可供參考。因此，如何選擇合理的加工參數(shù)，達(dá)到最佳切削效果，是高速切削應(yīng)用中的一個(gè)首要問(wèn)題。
　　合適的刀具選擇
　　刀具作為高速切削的切削工具，是高速切削推廣應(yīng)用中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。傳統(tǒng)銑削中，切削速度不可能超200m/min，因此，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上要尋找一把切削速度超過(guò)500m/min的銑刀是很困難的，更不要說(shuō)切削速度超過(guò)1000m/min的銑刀了。如何開(kāi)發(fā)出能滿足高速切削要求刀具，是國(guó)內(nèi)眾多刀具生產(chǎn)商面臨的一個(gè)新挑戰(zhàn)。
　　大多數(shù)CAM軟件，沒(méi)有考慮到高速切削問(wèn)題
　　由于高速切削是一種新的加工理念，所以，在眾多的CAM軟件中，都沒(méi)有考慮到高速切削問(wèn)題，例如，高速切削加工復(fù)雜輪廓時(shí)，要求保持一種有規(guī)律的勻速，不允許有明顯的滯后現(xiàn)象，否則將會(huì)燒壞刀具，而一般CAM軟件處理輪廓的NC程序，在曲率變化大的部分，為了保證插補(bǔ)精度，會(huì)有明顯的滯后現(xiàn)象產(chǎn)生。
　　高速切削作為一種新的機(jī)械加工技術(shù)，正在被眾多的企業(yè)所采用，隨著諸如刀具、加工參數(shù)選擇、CAM軟件等問(wèn)題的逐步解決，高速切削必將對(duì)傳統(tǒng)制造業(yè)產(chǎn)生深刻的影響。
　　高速加工(HSM)對(duì)CAM系統(tǒng)的要求
　　高速加工有著不同于傳統(tǒng)加工的特殊的加工工藝要求，而數(shù)控加工的數(shù)控指令包含了所有的工藝過(guò)程，故應(yīng)用于高速加工的數(shù)控自動(dòng)編程系統(tǒng)——CAM系統(tǒng)必須能夠滿足相應(yīng)的特殊要求。
　　CAM系統(tǒng)應(yīng)具有很高的計(jì)算編程速度
　　高速加工中采用非常小的進(jìn)給量與切深，故對(duì)NC程序的要求比對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)的NC程序要求要嚴(yán)格得多，要求計(jì)算速度要快且方便、節(jié)約編程時(shí)間等。另外，快的編程速度使操作人員能夠?qū)Χ喾N加工工藝策略進(jìn)行比較，以便采取最佳的工藝方案，并對(duì)刀具軌跡進(jìn)行編輯、優(yōu)化，以達(dá)到最佳的加工效率。
　　全程自動(dòng)防過(guò)切處理能力及自動(dòng)刀柄干涉檢查
　　高速加工以高出傳統(tǒng)加工近10倍的切削速度加工，一旦發(fā)生過(guò)切, 其后果不堪設(shè)想，故CAM系統(tǒng)必須具有全程自動(dòng)防過(guò)切處理能力。傳統(tǒng)的曲面CAM系統(tǒng)是局部加工的概念，極容易發(fā)生過(guò)切現(xiàn)象，一般都是靠人工選擇干預(yù)的辦法來(lái)防止， 很難保證過(guò)切防護(hù)的安全性，只有通過(guò)新一代的、智能化的、面向?qū)ο蟮腃AM系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)防過(guò)切處理全部由系統(tǒng)自動(dòng)完成，才能真正保證其安全性。
　　高速加工的重要特征之一就是能夠使用較小直徑的刀具加工模具的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)能夠自動(dòng)提示最短夾刀長(zhǎng)度并自動(dòng)進(jìn)行刀具干涉檢查，這對(duì)于高速加工非常重要。
　　進(jìn)給率優(yōu)化處理功能
　　為了能夠確保最大的切削效率，并保證在高速切削時(shí)加工的安全性，應(yīng)根據(jù)加工瞬時(shí)余量的大小，由CAM系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)進(jìn)給率進(jìn)行優(yōu)化處理。
　　符合高速加工要求的豐富的加工策略
　　與傳統(tǒng)方式相比，高速加工對(duì)加工工藝走刀方式有著特殊要求，因而要求CAM系統(tǒng)能夠滿足這些特定的工藝要求：
　　應(yīng)避免刀具軌跡中走刀方向的突然變化，以避免因局部過(guò)切而造成刀具或設(shè)備的損壞。
　　應(yīng)保持刀具軌跡的平穩(wěn)，避免突然加速或減速。
　　下刀或行間過(guò)渡部分最好采用斜式下刀或圓弧下刀，避免垂直下刀直接接近工件材料。
　　行切的端點(diǎn)采用圓弧連接，避免直線連接。
　　除非情況必須如此，否則仍應(yīng)避免全力寬切削。
　　殘余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般應(yīng)采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至達(dá)到所需尺寸，避免用小刀一次加工完成。
　　刀具軌跡編輯優(yōu)化功能非常重要，應(yīng)避免多余空刀，可通過(guò)對(duì)刀具軌跡的攝像、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)等操作來(lái)避免重復(fù)計(jì)算。
　　刀具軌跡裁剪修復(fù)功能也很重要，可通過(guò)精確裁剪減少空刀提高效率；也可用于零件局部變化編程，僅需編輯修改邊際，無(wú)需對(duì)整個(gè)模型重新編程。
　　高速加工對(duì)編程人員的要求與編程方式的改變
　　采用高速加工設(shè)備之后，對(duì)編程人員的需求量將會(huì)增加，因高速加工工藝要求嚴(yán)格，過(guò)切保護(hù)更加重要，故需多花時(shí)間對(duì)NC指令進(jìn)行仿真檢驗(yàn)。一般而言，高速加工編程時(shí)間比普通加工編程時(shí)間要長(zhǎng)得多，然而卻大大縮短了加工時(shí)間。為了保證高速加工設(shè)備足夠的使用率，需配置更多的CAM人員。
　　傳統(tǒng)CAD/CAM中，NC指令的編制是由遠(yuǎn)離加工現(xiàn)場(chǎng)的CAD/CAM工程師來(lái)完成的，因編程與加工地點(diǎn)分離，往往因編程人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件及加工工藝不夠清楚而需要對(duì)NC指令進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)與修改，影響正常使用。隨著CAM系統(tǒng)智能化水平的提高，已經(jīng)出現(xiàn)了新一代獨(dú)立運(yùn)行的智能化的CAM專業(yè)系統(tǒng)，如DELCAM公司的PowerMILL，其主要特點(diǎn)是面向?qū)ο蟮膶?shí)體加工方式，而非傳統(tǒng)的曲面局部加工方式。只需輸入并選擇加工工藝，即可自動(dòng)完成編程操作。編程的復(fù)雜程度與零件的復(fù)雜程度無(wú)關(guān)，只與加工工藝有關(guān)，因而非常易于掌握，只需短時(shí)間培訓(xùn)即可掌握使用。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，為了充分發(fā)揮NC設(shè)備操作人員的優(yōu)勢(shì)，縮短加工時(shí)間間隔，機(jī)側(cè)編程已經(jīng)成為逐漸流行的發(fā)展趨勢(shì)。