1引言  

    作為現代先進制造技術中最重要的共性技術之一的高速加工技術代表了切削加工的發展方向，并逐漸成為切削加工的主流技術。高速切削中的“高速”是一個相對概念，對于不同的加工方式及工件材料，高速切削時采用的切削速度并不相同。一般來說，高速切削采用的切削速度比常規切削速度高5～10倍以上。由于高速切削技術的應用可顯著提高加工效率和加工精度、降低切削力、減小切削熱對工件的影響、實現工序集約化等，因此已在航空航天、模具制造、汽車制造、精密機械等領域得到廣泛應用，并取得了良好的技術經濟效益。  

    在現代模具的成形制造中，由于模具的形面設計日趨復雜，自由曲面所占比例不斷增加，因此對模具加工技術提出了更高要求，即不僅應保證高的制造精度和表面質量，而且要追求加工表面的美觀。隨著對高速加工技術的研究不斷深入，尤其在加工機床、數控系統、刀具系統、CAD/CAM軟件等相關技術不斷發展的推動下，高速加工技術已越來越多地應用于模具的制造加工。  

    高速加工技術對模具加工工藝產生了巨大影響，改變了傳統模具加工采用的“退火→銑削加工→熱處理→磨削”或“電火花加工→手工打磨、拋光”等復雜冗長的工藝流程，甚至可用高速切削加工替代原來的全部工序。高速加工技術除可應用于淬硬模具型腔的直接加工(尤其是半精加工和精加工)外，在EDM電極加工、快速樣件制造等方面也得到廣泛應用。大量生產實踐表明，應用高速切削技術可節省模具后續加工中約80%的手工研磨時間，節約加工成本費用近30%，模具表面加工精度可達1µm，刀具切削效率可提高一倍。  

    2模具高速加工對加工系統的要求  

    由于模具加工的特殊性以及高速加工技術的自身特點，對模具高速加工的相關技術及工藝系統(加工機床、數控系統、刀具等)提出了比傳統模具加工更高的要求。  

    機床主軸  

    高速機床的主軸性能是實現高速切削加工的重要條件。高速切削機床主軸的轉速范圍為10,000～100,000m/min，并要求主軸具有快速升速、在指定位置快速準停的性能(即具有極高的角加減速度)，因此高速主軸常采用液體靜壓軸承式、空氣靜壓軸承式、磁懸浮軸承式等結構形式。  

    機床驅動系統  

    為滿足模具高速加工的需要，加工機床的驅動系統應具有下列特性：  

    高的進給速度。研究表明，對于小直徑刀具，提高轉速和每齒進給量有利于降低刀具磨損。目前常用的進給速度范圍為20～30m/min，如采用大導程滾珠絲杠傳動，進給速度可達60m/min；采用直線電機則可使進給速度達到120m/min。  

    高的加速度。對三維復雜曲面廓形的高速加工要求驅動系統具有良好的加速度特性，驅動系統加速度應達到20～40m/s2。  

    高的速度增益因子(Velocitygainfactor)KV。為達到較高的三維輪廓動態精度以及最小的滯后，一般要求速度增益因子KV=20～30(m/min)/mm。  

    數控系統  

    先進的數控系統是保證模具復雜曲面高速加工質量和效率的關鍵因素，模具高速切削加工對數控系統的基本要求為：  

    高速的數字控制回路(Digitalcontrolloop)。包括：32位或64位處理器及1.5Gb以上的硬盤；極短的直線電機采樣時間(<500µs)；速度和加速度的前饋控制(Feedforwardcontrol)；數字驅動系統的爬行控制(Jerkcontrol)。  

    先進的插補方法(基于NURBS的樣條插補)，以獲得良好的表面質量、精確的尺寸和高的幾何精度。