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目前，中國正在迅速成為世界工廠。不過，當前“中國世界工廠”乃是中國迅速成為跨國公司“世界性生產(chǎn)基地”的同意語，中國離真正世界工廠還道路漫長。要建立真正意義上的世界工廠，必須以劃時代的新技術(shù)革命為基礎(chǔ)，把自身產(chǎn)業(yè)化和引進產(chǎn)業(yè)化結(jié)合起來，實現(xiàn)自身產(chǎn)業(yè)化和引進產(chǎn)業(yè)化的同時發(fā)展，這既是中國世界工廠的捷徑，也是中國世界工廠的新發(fā)展道路。

當今企業(yè)的競爭集中表現(xiàn)在產(chǎn)品款式、新產(chǎn)品開發(fā)周期及產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模方面。模具作為新產(chǎn)品生產(chǎn)的關(guān)鍵工裝，其設(shè)計與生產(chǎn)日益成為新產(chǎn)品開發(fā)周期的決定因素。在汽車產(chǎn)業(yè)中，過往新車型的開發(fā)周期一般為十年，現(xiàn)在縮短為二到三年，福特及豐田新車型的開發(fā)周期僅為一年半，尤其是手機等電子行業(yè)， 開發(fā)周期有的僅為3個月。這就要倚賴企業(yè)進步模具設(shè)計與制造水平的能力。

精密模具高速加工技術(shù)隨著數(shù)控加工設(shè)備與高性能加工刀具技術(shù)的發(fā)展而日益成熟，極大地進步了模具加工速度，減少了加工工序，縮短甚至消除了耗時的人工打模磨甚至拋光的工序，，從而大大地縮短了模具的生產(chǎn)周期。模具的高速加工技術(shù)逐漸成為進步模具品質(zhì)的zui主要的手段之一。

高速加工技術(shù)在我國剛剛起步，眾多企業(yè)非常關(guān)注高速加工的發(fā)展及在模具行業(yè)的應用，以及高速加工的工藝特點，高速加工對設(shè)備、刀具的特殊要求以及高速加工對CAD/CAM系統(tǒng)的特殊要求。故將MAZAK精密模具高速加工技術(shù)研討會暨現(xiàn)場加工展示會的資料整理成文，希看與我國從事模具高速加工的工程技術(shù)職員交流。

關(guān)于高速加工的定義

高速加工是緣起自航空鋁合金材料零件的加工，高水平合金涂層刀具的壽命不是主要的限制因素。高速加工主要受設(shè)備主軸速度及材料熔點的限制，一般主軸速度為50000～60000r/min或更高。本文主要關(guān)注塑料模具、壓鑄模具、沖壓模具及鍛模等用的合金模具鋼的高速加工，這種材料的硬度一般超過洛氏50度，故高速加工的限制因素主要是刀具壽命，而非鋁加工中的主軸速度。對于小型模具細節(jié)結(jié)構(gòu)的加工，主軸速度可達40000r/min以上，而大型汽車覆蓋件模具的加工，一般主軸速度12000r/min以上的加工即可稱為高速加工。

高速加工的分類及上風

高速加工按其目的而言應分為兩類，即以實現(xiàn)單位時間往除材料量zui大為目的的高速加工，和以實現(xiàn)高質(zhì)量加工表面與細節(jié)結(jié)構(gòu)為目的的高速加工。任何模具的高速加工都是這兩類技術(shù)的綜合運用。相對而言，后者因極大地減少了鉗工拋光、修復時間，減少甚至消除了部分工序，因而大大縮短了模具的生產(chǎn)周期。與傳統(tǒng)加工方式相比，高速加工（HSM）的上風如下：

◎ 高速加工進步了模具加工的速度

對于精加工，從材料往除速度而言，高速加工比一般加工快四倍以上——盡管高速加工采取了非常小的進給速度與切深，對粗加工而言高速加工可理解為45m3/min的切削量。

◎ 高速加工可獲得高質(zhì)量的加工表面

因高速加工采取了極小的進給量與切深，故可獲得很高的表面質(zhì)量，有時甚至可以省往鉗工修光的工序，因表面質(zhì)量的進步又省往了修光及火花機加工等工序所需的時間。

◎ 簡化了加工工序

傳統(tǒng)銑削加工只能在淬火之前進行，因淬火造成的變形必須要經(jīng)手工修整或采用電加工*成形。現(xiàn)在則可以通過高速加工完成，省往了電極材料、電極加工編程及加工，以及電加工過程所需所有用度，而且不會出現(xiàn)電加工所導致的表面硬化。另外，由于高速加工切削量減少，便可使用更小直徑的刀具對更小的圓角半徑及模具細節(jié)進行加工，節(jié)省了部分加工或手工修整工藝。減少人工修光時間及工藝的簡化對縮短生產(chǎn)周期的貢獻甚至可超過高速加工速度進步而產(chǎn)生的價值。

◎ 使模具修復過程變得更加方便

模具在使用過程中往往需要多次修復，以延長使用壽命，過往主要是靠電加工來完成，假如采用高速加工可以更快地完成該工作，而且可使用原NC程序，無需重新編制，且能做到無誤。


高速加工（HSM）對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程，故應用于高速加工的數(shù)控自動編程系統(tǒng)——CAM系統(tǒng)必須能夠滿足相應的特殊要求。

◎ CAM系統(tǒng)應具有很高的計算編程速度

高速加工中采用非常小的進給量與切深，故對NC程序的要求比對傳統(tǒng)系統(tǒng)的NC程序要求要嚴格得多，要求計算速度要快且方便、節(jié)約編程時間等。另外，快的編程速度使操縱職員能夠?qū)Χ喾N加工工藝策略進行比較，以便采取*的工藝方案，并對刀具軌跡進行編輯、優(yōu)化，以達到*的加工效率。

全程自動防過切處理能力及自動刀柄干涉檢查

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)生過切, 其后果不堪設(shè)想，故CAM系統(tǒng)必須具有全程自動防過切處理能力。傳統(tǒng)的曲面CAM系統(tǒng)是局部加工的概念，極輕易發(fā)生過切現(xiàn)象，一般都是靠人工選擇干預的辦法來防止，很難保證過切防護的安全性，只有通過新一代的、智能化的、面向?qū)ο蟮腃AM系統(tǒng)，才能實現(xiàn)防過切處理全部由系統(tǒng)自動完成，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節(jié)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)能夠自動提示zui短夾刀長度并自動進行刀具干涉檢查，這對于高速加工非常重要。

進給率優(yōu)化處理功能

為了能夠確保zui大的切削效率，并保證在高速切削時加工的安全性，應根據(jù)加工瞬時余量的大小，由CAM系統(tǒng)自動對進給率進行優(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：

應避免刀具軌跡中走刀方向的忽然變化，以避免因局部過切而造成刀具或設(shè)備的損壞。
應保持刀具軌跡的平穩(wěn)，避免忽然加速或減速。
下刀或行間過渡部分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。
行切的端點采用圓弧連接，避免直線連接。
除非情況必須如此，否則仍應避免全力寬切削。

殘余量加工或清根加工是進步加工效率的重要手段，一般應采用多次加工或采用系列刀具從大到小分次加工，直至達到所需尺寸，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，應避免多余空刀，可通過對刀具軌跡的攝像、復制、旋轉(zhuǎn)等操縱來避免重復計算。

刀具軌跡裁剪修復功能也很重要，可通過裁剪減少空刀進步效率；也可用于零件局部變化編程，僅需編輯修改邊際，無需對整個模型重新編程。

高速加工對編程職員的要求與編程方式的改變

采用高速加工設(shè)備之后，對編程職員的需求量將會增加，因高速加工工藝要求嚴格，過切保護更加重要，故需多花時間對NC指令進行仿真檢驗。一般而言，高速加工編程時間比普通加工編程時間要長得多，然而卻大大縮短了加工時間。為了保證高速加工設(shè)備足夠的使用率，需配置更多的CAM職員。

傳統(tǒng)CAD/CAM中，NC指令的編制是由闊別加工現(xiàn)場的CAD/CAM工程師來完成的，因編程與加工地點分離，往往因編程職員對現(xiàn)場條件及加工工藝不夠清楚而需要對NC指令進行反復檢驗與修改，影響正常使用。隨著CAM系統(tǒng)智能化水平的進步，已經(jīng)出現(xiàn)了新一代獨立運行的智能化的CAM專業(yè)系統(tǒng)，其主要特點是面向?qū)ο蟮膶嶓w加工方式，而非傳統(tǒng)的曲面局部加工方式。只需輸進并選擇加工工藝，即可自動完成編程操縱。編程的復雜程度與零件的復雜程度無關(guān)，只與加工工藝有關(guān)，因而非常易于把握，只需短時間培訓即可把握使用。在歐美發(fā)達國家，為了充分發(fā)揮NC設(shè)備操縱職員的上風，縮短加工時間間隔，機側(cè)對話式編程已經(jīng)成為逐漸流行的發(fā)展趨勢。