浅谈高速切削技术与发展

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1、浅谈高速切削技术与发展张家口煤矿机械制造高级技工学校任涛所谓"高速加工HighSpeedMaching或称高速切削HighSpeedCutting技术”，从20世纪30年代德国的切削物理学家萨洛蒙(CarlSalomon)博士于1929年进行了超高速模拟实验。1931年4月发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削假设。萨洛蒙指出：对于每一种工件材料都存在一个临界切削速度。在临界切削速度以卜，切削温度随着切削速度的增大而进一步提高。但在超越了临界切削速度后，切削温度反而降低，同时，切削力也会大幅降低。按照这

2、一理论，在具有一定速度的高速区进行切削加工，会有比较低的切削温度和比较小的切削力，不仅有可能用现有的刀具进行高速切削，从而大幅地减小切削时间，成倍地提高机床的生产率，而且还将给切削过程带来一系列的优良特性。1.高速切削速度范围的界定及其优点通常，考虑到切削刀具直径和转速等因素，我们用切削加工的线速度来描述切削速度，单位m/mino由于机床主轴是提供高转速的关键部件，为了更直观和形象地表示速度，特别是描述机床的速度，也有用不同情况下的主轴转速来划定高速切削的范围。这里我们只讨论根据切削速度的划分。各国对高速切

3、削的速度范围迄今尚未作出明确统一的规定，但是通常把切削速度比常规的切削速度高出5-10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。按不同加工工艺划分的高速切削范围。车削700—7000m/min；铳削300—6000m/min；钻削200-1100m/min；磨削150-360m/so这种划分比常规速度几乎提高了一个数量级，而且还有继续提高的趋势。按加工不同材料划分高速切削范围。德国Parmstadt工业大学的生产工程与机床研究所对常见的七种材料分别进行高速切削实验。图1是对七种材料实验结果表示的高速切削范围

4、示意图，图中浅色为传统切削速度范围，深色为高速切削速度范围。纤维增强塑料铝合金黄铜、青铜铸铁钢钛合金磔基合金10100100010000切削速度v/（m/min）图1七种材料的铳削速度由于切削速度的大幅度提高，最显著的效益是提高了切削加工的生产率。同时由于切削条件的改变，和常规切削比，高速切削具有下列优点：1）随切削速度的大幅度提高，进给速度也相应提高5—10倍。这样，单位时间内的材料切除率可大大增加，可达到常规切削的3--6倍，甚至更高。同时机床快速空程速度大幅度提高，也大大减少了非切削的空行程时间，从而

5、极大地提高机床的生产率。2）在切削速度达到一定值后，切削力可降低30%以上，尤其是径向切削力的大幅度减少,特别有利于提高薄壁细肋件等刚性羌零件的高速精密加工。3）在高速切削时，95%—98%以上的切削热来不及传给工件，被切屑飞速带走，工件可基木上保持冷态，因而特别适合于加工容易热变形的零件。4）高速切削时，机床的激振频率特别高，它远远离开了“机床一刀貝一工件”工艺系统的固有频率范围，工作平稳振动小，因而能加工出非常精密、非常光洁的零件，零件经高速车、铳加工表面质量常可达到磨削的水平，残留在工件表面上的应力也

6、很小，故常可省去铳削后加工工序。5）高速切削可以加工各种难加工材料。例如，航空和动力部门大量采用的鎳基合金和钛基合金，这类材料强度大、硬度高、耐冲击、加工中容易硬化，切削温度高，刀具磨损严重。若采用高速切削不但可大幅度提高生产率，而且可有效地减少刀具磨损，提高零件加工的表面质量。6）降低加工成本。当然，高速切削加工也冇其自身的局限性。例如，切削加工大部分铝合金时，切削速度的捉高不受刀具耐用度的限度；但是在加工一些难加工材料时（如超耐热不锈钢、饮合金、高强韧高硕度合金钢等），切削速度的捉高仍会受到刀具急剧磨损

7、的限度。1.高速切削的关键技术高速切削是制造技术中引人注目的一项新技术，其应用面广，对制造业的影响大。高速切削技术是新材料技术、计算机技术、控制技术和精密制造技术等多项新技术综合应用发展的结杲。高速切削主要包括以下几方面的基础理论与关键技术：1）高速切削机理的研究；高速切削技术的应用和发展是以高速切削机理为理论基础的。通过对高速加工中切屑形成机理、切削力、切削热、刀具磨损、表面质量等技术的研究，也为开发高速机床、高速加工刀具提供了理论指导。2）高速切削刀具技术；高速切削刀具技术是实现高速加工的关键技术Z-o

8、生产实践证明，阻碍切削速度提高的关键因素是切削刀具是否能乐受越来越高的切削温度。高速切削刀具和普通加工的刀具有很大不同。目前，在高速切削中使用的刀具有钛基硬质合金、聚晶金刚石（PCD）压层硬质合金、聚晶立方氮化硼（CBN）、陶瓷等材料。3）高速切削机床技术；高速机床是实现高速加工的前提和基本条件。高速机床技术主要包括高速单元技术（或称功能部件）和机床整机技术。单元技术包括高速主轴、高速进给系统、高速CNC控制系统