高速切削技术的发展及展望

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1、高速切削技术的发展及研究展望切削加工技术是先进制造技术中的一项重要的共性技术，是机械制造业主导加工方法，在近二三十年中，机械制造业经历了成组技术、计算机辅助设计/计算机辅助工艺过程设计/计算机辅助制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统等发展阶段，并继续向柔性化、集成化、智能化方向发展，使机械加工的辅助工时人大缩短，切削工时成为总工时的主要部分，因而提高切削加工效率已成为降低成本的关键所在。高速切削技术正是在这种形势下发展起來的，并以其极高的切削速度、进给速度、加工精度和表面质量被公认为现代制造技术的一大突破。自从徳国萨洛

2、蒙博士首次提出高速切削概念以来，高速切削加工技术的发展经历了高速切削的理论探索、应用探索、初步应用、较成熟的应用四个发展阶段。随着数控机床和刀具技术的进步，尤其是高速主轴系统的应用，本世纪初期，高速切削技术在工业发达国家已经成为切削主流。如今，美、徳、FI、法、瑞士、意大利等生产的不同规格的各种商业化高速机床己经进入市场，应用于飞机、汽车及模具制造。切削加工的发展方向是髙速切削。高速切削技术不只是一项先进技术，它的发展和应用将推动整个制造业的进步和效益的提高。应当指出：高速切削中的“高速”不仅是一个技术指标，而且是一个经

3、济指标；对于工程而言，“高速”就是效益。随着计算机技术、H动化技术和智能控制技术的发展，以计算机控制的自动化牛产技术成为国际牛产工程的主流，工业发达国家机床的数控化率显著提鬲，已经逐步取代普通机床。1高速切削的优点及其发展1.1高速切削的优点高速切削是一个相对概念，迄今尚未冇一个确切的界定。高速切削通常指比常规切削速度和进给速度高出5〜10倍的切削加工，有时也称为超高速切削。与常规切削相比，高速切削由于速度高出一个数量级，切削机理随之发牛变化，从而使零件加工产生-•些优良的效果。生产实践表明，其主要有以下优点：（1）单位

4、时间内材料切除呆可增加3〜6倍以上，提高进给速度从而较人提高生产率和降低牛产周期，达到节省制造资源的目的。使切削力显著减少，尤其是径向切削力会大幅度减少。因此，可以加工普通切削无法加工的薄壁复杂工件，并有利丁•提高薄壁件和细长件的加工精度。（2）提高切削速度和进给速度以减少进给量，加工过程平稳、振动小，改善工件的形状精度和表而粗糙度。高速切削时的激振频率很高，可以远离机床一刀具一工件系统的I古I有频率，因而工艺系统振动小，能加工出非常精密的零件。切屑带走大部分的热虽，切削力和切削热影响小，至使工件表面残余应力小，从而能达

5、到较高的表面质量。（3）高速切削时，切屑以极高速度排出，95%以上的切削热被切屑带走，工件基本上保持冷态，因此特别适合加工容易产牛热变形的零件，同时还减少了工件内应力的产牛，可以部分实现干切削。相对于湿切削而言，不免是一种从源头上控制污染的绿色切削和清洁制造工艺。（4）采用高速切削，可降低机床需求种类，减少刀具使用种类，简化工艺流程，达到降低切削成本的目的。与常规切削和比，高速切削可-•次完成粗加工、半楮加工和梢加工工序,大大减少了工序。部分零件经过高速切削加工后町作为最终产品，无需进行超精密加丄。1.2高速切削的发展对

6、高速切削机理的研究，口前主要集屮在切屑成形机理、切削力和切削热变化规律上。对黑色金属及其难加工材料的高速切削机理研究尚处于探索阶段，但对于铝介金的研究已经取得较为成熟的结论。高速切削工艺参数选择方面，目前还没有实用数据库可供参考，但在工件材料切削参数方血已取得一•些进展。近年來，高速切削加工机床发展迅速，发达工业国家相继开发研制了各口的高速切削机床，均采用了高速电主轴部件，进给系统也大多采用滚珠丝杆或肓线电机。特别是20世纪80年代以来，各工业国札I继投入人量的人力和财力进行高速加工及其相关技术的研究开发，在大功率高速主

7、轴单元、高加减速进给系统、超换耐磨长寿命刀具材料、切削处理和冷却系统、安全装置以及高性能CNC控制系统和测试技术等方面均収得了重大的突破，为高速切削加工技术推广应用提供了基本条件。2高速切削的关键技术高速切削是以主轴高速化为核心的多项先进制造技术的综合应用，它是一项复杂的系统工程。随着高速切削技术的迅速发展，各项关键技术也在不断跃上新水平。其关键技术主要有:高速切削机床、高速切削刀貝、高速切削工艺技术、高性能数控系统、高效冷却润滑系统、安全装置与过程监控等，如图1所示。下面主要讲述关键技术中的高速切削机床与高速切削刀具。

8、高速切削关键技术高速切削刀具高速切削机床亠丙速切削工艺技术安全装置与过程监控高效冷却润滑系统高性能数控系统图1高速切削关键技术研究领域2.1高速切削机床要实现高速切削加工，高速切削机床是必不可少的设备。机床要冇良好的刚性，优良的吸振特性和热稳定性能。高速切削机床必须具备如下基木要求：高速旋转的主轴部件、快速的进给系统