韶关第二技师学院技师培训教案
课题四 新工艺（2）
教学目的：通过学习了解快速成形与制造(RPM)工艺，理解高速切削加工相对传统加工的优势
教学重点：高速切削加工相对传统加工的优势 教学方法：多媒体课件教学 教学课时：2课时 导入语：
高速切削加工是面向21世纪的一项高新技术，它是一种不同于传统加工的加工方式。与之相比，高速切削加工主轴转速高、切削进给速度高、切削量小，但单位时间内的材料切除量却增加3～6倍。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用，并已取得了重大的技术经济效益，
一、高速铣削工艺
1、高速铣削加工的技术指标。
高速铣削的概念主要是相对于普通铣削加工中心而言的；其具体的指标为：
(1）高转速的主轴。高速主轴的起始点在10000r/min，一般而点，10000r/min才能称为真正意义上的高速。
(2）高的快速移动速度。高速机的快速移动速度应在50M/min以上，通常范围60—100M/min，比普通加工中心快二至三倍。
2、高速切削加工相对传统加工的优势 (1)提高生产率
高速切削中主轴转速和进给速度的提高，可提高材料去除率。同时，高速切削可加工淬硬零件，许多零件一次装夹可完成粗、半精和精加工等全部工序，对复杂型面加工也可直接达到零件表面质量要求，因此，高速切削工艺往往可省却电火花加工、手工磨修等工序，缩短工艺路线，进而大大提高加工生产率。 （2） 改善加工精度和表面质量
高速机床必须具备高刚性和高精度等性能，同时由于切削力低，工件热变形减少，刀具变形小，高速切削的加工精度很高。切削深度较小，而进给速度较快，加工表面粗糙度很小，切削铝合金时可达Ra0.4～0.6，切削钢件时可达Ra0.2～0.4。 (3) 减少切削产生的热量：
因为高速切削加工是浅切削，同时进给速度很快，刀刃和工件的接触长度和接触时间非常短，减少了刀刃和工件的热传导，避免了传统加工时在刀具和工件接触处产生大量热的缺点，保证刀具在温度不高的条件下工作，延长了刀具的使用寿命。如图1所示，A为高速切削加工时的热传导过程，B为传统加工的热传导过程。
高速加工和传统加工的热传导比较
(4) 有利于加工薄壁零件
高速切削时的切削力小，有较高的稳定性，可高质量地加工出薄壁零件。采用如图2所示分层顺铣的加工方法，可高速切削出壁厚0.2mm，壁高20mm的薄壁零件。此时，刀刃和工件的接触时间非常短，避免了侧壁的变形。
二、快速成形与制造(RPM)工艺
快速成形与制造RPM是融激光、材料科学、信息与控制技术等为一体的分层——层积技术，堪称是20世纪后半期制造技术最重大的进展之一。RPM技术诞生10余年来已在汽车、家电、航空、医疗等行业中得到广泛应用。
1、快速制模技术的发展简况
随着多品种小批量时代的逐步来临和企业要求模具能保证新产品快速占领市场，开发快速经济模具越来越引起人们的重视，例如用环氧聚脂或其中混入金属、陶瓷、玻璃等增强材料制作的快速软模，可用于上百件 3 注塑成形以及汽车覆盖件试制。其主要特点是制造工艺简单、生产周期短、价格便宜。但由于材料的导热性和机械性能不高，这种模具难以用于快频率的批量注塑成形以及金属拉延件批量成形。水泥、陶瓷制作的汽车覆盖件模具还有待进一步改善。相比之下，由于金属材料具有优良的综合性能，金属模具低成本快速制造成为RPN技术的努力目标。世界先进工业化国家的RPM技术在经历了模型与零件试制、快速软模制造阶段后，目前正向快速硬模即金属模具制造(RMT)方向发展，RMT已成为国际RPN技术应用研究开发的热点。
现已提出的众多RNT方法可分为由CAD数据及RP系统制作的快速原型或其他实物模型复制金属模具的间接法和根据CAD数据直接由RP系统制造金属模具的直接法两大类。下图表示主要的金属模具快速制造方法的基本工艺路线。直接法虽然受到关注，但由于尺寸范围及精度、表面质量、综合机械性能等方面存在问题，离实用化尚有相当差距，目前最成熟的RNT法是间接法。
2、快速制模的实施方法
在直接制模法尚不成熟的情况下，目前具有竞争力的RMT技术主要是粉末烧结、电铸、铸造和熔射等间接制模法。国内外这方面的研究非常活跃，有许多金属模具间接快速制造技术的研究及应用事例。如3D systems公司的基于SLA原型的粉末成形烧结+浸渗快速复制工艺、Badger Pattern公司的锌合金喷涂+树脂〃金属复合材料补强工艺和日产汽车公司的熔射快速制造金属模具法等。
具有代表性的RSP方法是用高速隋性气体将熔化的金属液体雾化，喷射
4 在石蜡、塑料或陶瓷原型(通过SLA、SLS或LOM方法制造)上，生成一薄层金属，补强背衬并除去原型后得到模具。此法可制作注塑模具和冲压模具，但是为了提高制件的表面质量和机械性能需要进行时效处理，增加了制模时间。
三、小结：本课时学习了快速成形与制造(RPM)工艺，高速切削加工相对传统加工的优势，重点理解高速切削加工相对传统加工的优势。
