【西安新智向機(jī)械設(shè)備】分享：數(shù)控高速切削與電火花加工之比較

高速切削（HSC，High Speed Cutting）技術(shù)以其效率、高質(zhì)量應(yīng)用于航天、航空、汽車、模具和機(jī)床等行業(yè)中，尤其針對(duì)飛機(jī)薄壁零件及各種復(fù)雜的型面模具零件加工。

一. 高速切削特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)

1. 相比于普通數(shù)控機(jī)床，高速切削機(jī)床具有如下特點(diǎn)：

① 具有高切削速度和高主軸轉(zhuǎn)速；

② 具有高快速移動(dòng)速度：高速銑床的快速移動(dòng)速度達(dá)到了30～90m/min；

③ 金屬切除率高，切削效率高：切削45鋼時(shí)，金屬切除率通常為300～600cm3/min；

④ 具備高剛性高精度。

上述特點(diǎn)決定如下優(yōu)勢(shì)：

使用高速切削，銑削深度較小，切削線速度和進(jìn)給速度較高，銑削力低，切削產(chǎn)生的熱量大部分被高速流出的切屑所帶走，故工件和刀具熱變形小，吃刀時(shí)間短，沖擊和彎曲減小了，加工表面粗糙度值很小：銑削鋁合金時(shí)可達(dá)R a＝0.4～0.6μm，銑削鋼件時(shí)可達(dá)R a＝0.2～0.4μm。無需拋光、研磨等二次加工處理，有效地提高了模具的加工精度。有利于加工薄壁模具和整體結(jié)構(gòu)式零件，高速切削的材料去除率通常是常規(guī)的3～5倍，在精加工中獲得高生產(chǎn)率。如高速切削可使飛機(jī)大量采用整體結(jié)構(gòu)零件，明顯減輕部件重量，提高零件可靠性，減少裝配工時(shí)。在數(shù)碼產(chǎn)品或繼電器等電子產(chǎn)品中，薄壁模具加工困難，采用高速銑削技術(shù)可以大大改善，能加工出壁厚0.2mm、壁高20mm的薄壁零件。

2. 高速切削應(yīng)用條件

由于高速加工技術(shù)具有諸多特點(diǎn)以及模具零件具有復(fù)雜的型面，因此，模具高速加工技術(shù)對(duì)加工系統(tǒng)中的機(jī)床、刀具、數(shù)控系統(tǒng)等都提出了更高要求。

① 高速主軸：機(jī)床能實(shí)現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵是機(jī)床的高速主軸。目前用于模具加工的高速切削機(jī)床主要是高速加工、高速銑床等，要求主軸轉(zhuǎn)速為10 000r/min～40 000r/min，另外還要求主軸能夠快速升速、減速，即具有很高的加速度、減速度。高速旋轉(zhuǎn)的主軸要求軸承具有高承載能力、高剛度、高回轉(zhuǎn)精度以及高使用壽命。

② 高速機(jī)床動(dòng)態(tài)特性：高速切削機(jī)床對(duì)其支承件的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性要求很高，機(jī)床床身要具有高的靜剛度、動(dòng)剛度、熱剛度，好的結(jié)構(gòu)剛性，足夠的支承強(qiáng)度，高水平的阻尼特性，從而使機(jī)床固有頻率遠(yuǎn)離高速切削時(shí)發(fā)生顫振的頻率，進(jìn)而使機(jī)床具有好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

③ 高速切削刀具系統(tǒng)：高速切削加工時(shí)，高速刀柄的動(dòng)平衡等級(jí)需達(dá)2.5G及主軸**轉(zhuǎn)速以上，用以保護(hù)主軸軸承壽命，而刀柄本身的錐面精度須≤AT3，表面粗糙度值須達(dá)到R a≤0.4μm。高速切削不但要求刀具具有良好的耐熱性、耐磨損性和抗破損性，同時(shí)對(duì)其動(dòng)平衡質(zhì)量也提出了嚴(yán)格要求。高速切削時(shí)，由于主軸轉(zhuǎn)速很高，不平衡質(zhì)量將引起非常大的慣性離心力，影響刀具壽命、加工精度和加工效率。針對(duì)鋁合金、鑄鐵、鋼、鈦合金等不同加工材料，應(yīng)合理地選擇刀具。目前常用的高速切削刀具材料有：硬質(zhì)合金及其涂層、陶瓷、立方氮化硼（CBN）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、超硬材料金剛石、聚晶金剛石和金剛石涂層等。

④ 高速切削的數(shù)控編程：由于模具的型面復(fù)雜，通常采用CAD三維設(shè)計(jì)軟件建模。為充分發(fā)揮高速切削的高精度、等特點(diǎn)，不但要求數(shù)控系統(tǒng)具有高速編程計(jì)算功能，對(duì)編程人員的專業(yè)水平及綜合能力提出更高要求。

二. 電火花加工

電火花加工是利用浸在工作液中的兩間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工（英文簡(jiǎn)稱EDM）。電火花加工能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件：

① 加工各種硬、脆材料，如硬質(zhì)合金和淬火鋼等。

② 加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等，如各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜等模具。

三. 電火花加工與高速切削之比較

高速銑削是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，企業(yè)須根據(jù)產(chǎn)品的材料和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，購(gòu)置合適的高速切削機(jī)床，選擇合適的切削刀具，采用切削工藝，以達(dá)到理想的高速模具加工效果。高速切削技術(shù)具有高的生產(chǎn)效率、加工精度、表面質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，已成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，但其加工成本很高，如高性能的3～5軸數(shù)控機(jī)床、刀具、數(shù)控系統(tǒng)，專業(yè)的軟件及編程人員等。如在高速銑削加工中，刀具硬度須比工件大，而數(shù)控電火花加工的電材料不必比工件材料硬，可節(jié)省輔助時(shí)間和刀具費(fèi)用。電火花加工是高速銑削加工的有力補(bǔ)充和堅(jiān)強(qiáng)后盾，以柔克剛獨(dú)特的加工性能，在高速銑削無法加工的微小區(qū)域，或難以切削的材料、復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件，發(fā)揮著重要的作用。

現(xiàn)代模具制造的發(fā)展方向是兩者緊密相連，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。以注射模具為例，往往大面積、易于高速切削加工為優(yōu)先使用，其他難以切削加工的型腔部分由電火花加工完成。

西安新智向機(jī)械設(shè)備有限公司創(chuàng)立于2008年1月，位于西安經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)鳳城二路。為陜西省模具工業(yè)協(xié)會(huì)理事單位。是一家集三菱慢走絲線切割放電加工機(jī)、數(shù)控電火花加工機(jī)和二維激光加工機(jī)等各種加工機(jī)床銷售的精加工業(yè)務(wù)與系統(tǒng)解決方案提供商，是機(jī)械、模具等精加工領(lǐng)域具綜合實(shí)力的高科技企業(yè)之一。

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