第12讲_高速切削.ppt

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1、HighSpeedCutting邓建新DengJianxin2010.11高速切削的概念和基本原理高速切削技术，是以比常规高数倍的切削速度对零件进行切削加工的一项先进制造技术。高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。1931年德国物理学家C.J.Salomom在“高速切削原理”一文中给出了著名的“Salomom曲线”——对应于一定的工件材料存在一个临界切削速度，此点切削温度最高，超过该临界值，切削速度增加，切削温度反而下降。Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣

2、，并由此产生了“高速切削（HSC）”的概念。他指出，在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值后，切削温度不但不升高反会降低，且该切削速度值与工件材料的种类有关。对每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。Salomon切削温度与切削速度曲线切削适应区软铝切削速度v/(m/min)切削不适应区06001200180024003000青铜铸铁钢硬质合金980℃高速钢650℃碳素工具钢450℃St

3、elite合金850℃16001200800400切削温度/℃切削适应区非铁金属高速加工定义尚无统一定义，一般认为高速加工是指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。以切削速度和进给速度界定：高速加工的切削速度和进给速度为普通切削的5～10倍。以主轴转速界定：高速加工的主轴转速≥10000r/min高速切削是个相对的概念，是相对常规切削而言。高速切削包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削和大进给切削等。超高速加工的切削速度范围因不同的刀具材料

4、、工件材料和切削方式而异，目前，高速切削的高速范围国内外专家尚无共识。虽然由于实验条件的限制，当时无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示，即如能越过这个“死谷”，在高速区工作，有可能用现有刀具材料进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而可大幅度提高生产效率。高速加工各种材料的切削速度范围为：钢和铸铁及其合金500-1500m/min铸铁最高达2000m/min钻削100～200m/min，攻丝100m/min淬硬钢(35～65HRC)100-400m/min铝及其合金达到2000-4000m/m

5、in，最高达7500m/min耐热合金达90-500m/min；钛合金达150-1000m/min高速与超高速切削速度范围10100100010000切削速度V（m/min）塑料铝合金铜铸铁钢钛合金镍合金高速加工的切削速度范围高速加工切削速度范围因不同的工件材料而异高速加工切削速度范围随加工方法不同也有所不同车削：700-7000m/min铣削：300-6000m/min钻削：200-1100m/min磨削：50-300m/s自从Salomon提出高速切削的概念以来，高速切削技术的发展经历了高速切削理论的探索、

6、应用探索、初步应用和较成熟应用等四个阶段。现已在生产中得到了一定的推广应用。特别是20世纪80年代以来，各工业发达国家投入了大量的人力和物力，研究开发了高速切削设备及相关技术，20世纪90年代以来发展更迅速。美、德、法等国处于领先地位，英、日、瑞士等国亦追踪而上高速切削已成为当今制造业中一项快速发展的新技术，在工业发达国家，高速切削正成为一种新的切削加工理念。人们逐渐认识到高速切削是提高加工效率的关键技术。高速切削的特点随切削速度提高，单位时间内材料切除率增加，切削加工时间减少，切削效率提高3～5倍。加工成本可

7、降低20％-40％。在高速切削加工范围，随切削速度提高，切削力可减少30%以上，减少工件变形。对大型框架件、刚性差的薄壁件和薄壁槽形零件的高精度高效加工，高速铣削是目前最有效的加工方法。高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，切削热大部分被切屑带走，切削速度提高愈大，带走的热量愈多，传给工件的热量大幅度减少，工件整体温升较低，工件的热变形相对较小。因此，有利于减少加工零件的内应力和热变形，提高加工精度，适合于热敏感材料的加工。高速切削的特点转速的提高，使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，加工中鳞刺、积屑瘤

8、、加工硬化、残余应力等也受到抑制。因此，高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度，加工表面质量可提高1～2等级。高速切削可加工硬度HRC45～65的淬硬钢铁件，如高速切削加工淬硬后的模具可减少甚至取代放电加工和磨削加工，满足加工质量的要求，加快产品开发周期，大大降低制造成本。航空航天：带有大量薄壁、细筋的大型轻合金整体构件加工，材料去除率达100-180cm3/min。镍合金、钛合金加工，