高速加工（HSM或HSC）是二十世紀九十年代敏捷發展利用的先進加工技巧。通常是指高的主軸轉速（10,000-100,000r/min）、高的進給速度(40m-180m/min)下的銑削加工。高速加工在實際利用中能解決新材料的加工標題，適應表面質量高、精度高、外形復雜的三維曲面加工，減少和避免效率低的電火花加工，解決薄壁零件的加工標題，數控高速復合加工還可以減少搬運與裝夾次數，避免重復定位帶來的加工誤差等，既提高了加工質量，又提高了加工效率。高速加工技巧逐漸利用于加工鑄鐵和硬鋁合金，尤其是加工大型籠罩件沖壓模、鍛模、壓鑄模和注射模。目前國際上高速切削加工技巧重要利用于模具、航空航天和汽車產業等復雜曲面的加工范疇。國內高速切削加工技巧的研究與利用始于20世紀90年代，也是重要利用于模具、航空航天和汽車產業，但采用的高速切削CNC機床、高速切削刀具和CAD/CAM軟件等以進口為主。
高速加工一般采用高的銑削速度和快速多次走刀來提高效率，小直徑刀具，適當的進給量，小的徑向和軸向切削深度，即切削體積。隨著銑削速度的提高，加工時間大幅度縮短，并且切削力降落、振動小，尤其是徑向切削力大幅度下降，零件變形小，由于在切削時大批的切削熱被切屑帶走，工件表面溫度較低。由于高速銑削的的上述特點，高速加工相對慣例加工具有突出長處：高生產率、工作安穩、加工表面質量很高，無需再進行其它表面處理工序、有利于加工薄壁零件和高強度、高硬度脆性材料、可縮短交貨期、減少設備臺數及車間面積、減少工人數目。盡管在初期的設備投資用度增加，但高速銑削工藝的綜合效益仍有明顯提高。
1 高速加工與模具制作
目前塑料模具越來越精巧、結構越來越復雜，請求的合模次數接近和超過80萬次，采用的模具鋼材的硬度越來越高，有的甚至超過HRC 64以上，而模具的交貨期卻請求越來越短。這些市場特點給模具制作商帶來了極大的壓力。高速加工技巧的呈現為模具制作帶來了新的發展機會，尤其在中小型精密塑料模具加工中顯示了宏大的上風。
大多數模具材料都是高硬度、耐磨性能好，其加工難度大。傳統工藝廣泛采用電火花（EDM）微切削加工成形，生產效率極低。高速加工技巧對模具加工工藝產生了宏大影響，它轉變了傳統模具加工所采用的“電火花→拋光”等復雜冗長的工藝流程，甚至可用高速切削加工調換本來的全部工序。在模具的高淬硬鋼件（HRC45～65）的加工過程中，采用高速切削可以代替電加工和磨削拋光的工序，避免了電極的制作和費時的電加工時間，高速加工技巧除可利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、快速樣件制作等方面也得到了廣泛利用。大批生產實踐表明，利用高速切削技巧可節儉模具后續加工中約60%-100%的手工拋光時間、也可減少EDM的工序與時間、節儉加工本錢用度近30%、刀具切削效率可提高1倍，這種節儉已經在很多國外模具廠商得到了真實反應。
用高速銑削加工模具，不僅可用高轉速，大進給，且粗、精加工一次完成，大大提高了生產效率。采用高速切削加工淬硬鋼模具，硬度60HRC以上，表面粗糙度Ra0.6μm，達到了磨削加工的程度，效率比電加工高數倍，不僅節儉了大批的修光時間，還可代替盡大部分的電加工工序。
2 高速加工對CNC系統的請求
高速加工是一項先進的、復雜的系統工程技巧，與傳統加工工藝技巧相比，它對機床、刀具、刀柄、加工工藝、把持系統、CAD/CAM軟件等多項指標都有較高請求。由于模具加工的特別性以及高速加工技巧的自身特點，對模具高速加工工藝系統（加工機床、數控系統、刀具等）提出了比傳統模具加工更高的請求。
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，其特征體現在加減預差補，前饋把持，準確矢量補償，最佳拐角減速、安全防護與實時監控等方面。模具高速切削加工對數控系統的基礎請求為：
高速的數字把持回路，如采用64位并行處理器、極短的直線電機采樣時間。
速度和加速度的前饋把持、數字驅動系統的爬行把持。
先進的基于NURBS的樣條插補盤算方法，以獲得良好的表面質量、準確的尺寸和高的幾何精度。
預處理功效。請求CNC具有大容量緩沖存放器，可預先瀏覽和檢查多個程序段(如1000～2000個程序段)，以便在被加工表面外形（曲率）產生變更時可及時采用轉變進給速度等措施以避免過切等。
誤差補償功效，包含因直線電機、主軸等發熱導致的熱誤差補償、象限誤差補償、丈量系統誤差補償等功效。
此外，模具高速切削加工對數據傳輸速度的請求也很高。傳統的數據接口，如RS232串行口的傳輸速度為19.2kb，而高速加工中心均已采用以太局域網（Ethernet）進行數據傳輸，速度可達200kb。
3 Heidenhain iTNC 530數控系統
海德漢公司是一家擁有100多年歷史的專門生產高精密丈量元件和數控系統的跨國集團公司。所生產的高性能數控系統和丈量反饋元件在模具加工和高精密加工范疇中得到了廣泛的利用。
Heidenhain的iTNC 530把持系統是合適銑床、加工中心或需要優化刀具軌跡把持之加工過程的通用性把持系統。該系統的數據處理時間比以前的TNC系列產品快8倍，所配備的“快速以太網”通信接口能以100Mbit/s的速率傳輸程序數據，比以前快了10倍，新型程序編纂用具有大型程序編纂才能，可以快速插進和編纂信息程序段。在新系統中，該公司首次將NC主控盤算機與驅動把持單元離開，并裝了英特爾處理器。該機采用15英寸高分辨率XGA顯示器（1025×768）或10.4英寸（640×480）VGA顯示器顯示。任何熟悉TNC系統的把持者很快便可以把握這種新系統的把持。機械師不必記憶G代碼，只需要用組合鍵按鍵就可以編制線段、弧段、循環程序。
針對模具加工的復雜曲面，假如要實現高速、高精和高表面質量加工，必需具備好的硬件基礎、良好的伺服性能及高速把持才能。
高速3D把持器Heidenhain iTNC530重要特點是采用了速度更快的400 MHz的AMD處理器，iTNC530所有的實時任務均在自己開發的實時把持系統（HEROS）下完成，而且也可供給帶雙處理器的主盤算機，一個用來運行Heidenhain把持系統，即CNC的核心“New Heros”，另一個用來運行MS Windows 2000把持系統。它既可以保證系統的實時盤算和穩固性能，同時又能滿足用戶對Windows利用程序的需求。
Heidenhain iTNC530程序段的處理時間是0.5ms。幾何外形越復雜、公差請求越嚴格，點的密度將越高。用高速進給加工時，必需更快地處理相應的NC編碼，以免產生所謂的數據饑餓限制進給速度。當被處理的NC程序段的緩存中沒有數據時，由于缺乏定位指令，運動將結束或突變。HSM的CNC的特點是程序段的處理時間要短到1ms甚至更短的時間。iTNC530完整能勝任高速加工（HSM）請求的CNC系統。
高速加工利用中的數控加工NC程序是在外部的CAM系統上天生的。通常，NC程序只有幾百千字節，也經常有高達數百兆字節的程序。因此，HSM應用的CNC系統的重要特點是，要具有高速數據傳輸才能的快速以太網接口。以太網接口的傳輸速度是100 MBit/s，這是現今慣例網絡的尺度速度。新型的Heidenhain CNC系統主機單元帶有各類數據通信接口（Ethernet/RS232/RS422/USB等），所配備的快速以太網通信接口能以100Mb/s的速率傳輸程序數據。
iTNC 530系統采用限制加加速值并利用過濾器對加加速度進行了光滑處理。高速進給時，假如任何一個軸忽然換向會導致過高加速度和加加速，將造成機床結構產生振動。通過CNC實現速度、加速度和加加速平滑計劃是下降或打消該影響的好方法。
Heidenhain iTNC 530支撐姊妹刀具的主動調換功效。為了主動處理刀具磨損或斷裂需要用同尺寸的銑刀進行調換的情況，而且假如CNC支撐該功效的話，把持職員可加載多個雷同銑刀的換刀裝置，將這些雷同的銑刀標識為姊妹刀具用于NC程序的調用。CNC將主動用這些特定的姊妹刀具調換磨損或斷裂的銑刀，持續完成NC程序。
Heidenhain iTNC 530的“預讀”功效為256行。所謂“預讀”功效預先盤算每一個程序段所應采用的準確速度和加速度，并天生速度和加速度配置計劃以便滿足編程的刀具路徑請求。預先盤算的信息被讀進到CNC系統內的緩存中，并按加工中的程序請求從緩存中調用。一旦緩存中沒有數據，由于CNC系統的盤算速度無法跟上進刀速度，機床將結束運動直到達到下一個預先盤算行動止。這種標題被稱為數據饑餓。現代CNC系統的程序段處理時間越來越短，為避免產生數據饑餓需要數控系統預讀的行數也越來越少。
在強盛硬件的支撐下，iTNC 530采用了全數字化驅動技巧。其地位把持器、速度把持器和電流把持器全部實現數字把持。數字電機把持技巧能獲得非常高的進給速率。iTNC 530在同時插補多達5軸時，還能使轉速高達40000r/min的數控主軸達到請求的切削速度。
該系統通用性好并合適五坐標把持，在需要優化刀具軌跡把持的情況下，其強盛的把持才能可盤算實際坐標系，因而簡化了加工循環的編程。在脫線編制3D外形程序時，該系統可盤算單臺機床的幾何結構，所以同一程序可用于不同的機床。
4 結語
模具高速加工技巧目前已在發達國家的模具制作業中廣泛利用，而在我國的利用范疇及利用程度仍有待提高，隨著我國模具產業的發展，采用高速切削生產模具已經成為模具制作的大趨勢，高速切削逐漸代替電火花精加工模具在國外的模具制作企業已經廣泛采用，高速切削生產模具已經成為逐漸模具制作的大趨勢，大大提高了模具生產效率和質量。在德國用HSC技巧生產模具以來，實現了生產本錢和加工時間的大幅降落，相對以前用的電火花方法，生產鍛模的本錢降落了50到60％，而加工時間降落了約70％，已經顯示了其為模具制作企業帶來的宏大利益。
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