高速切削技术

高速切削的加工技术(2008-08-20 14:07:47)

标签：高速切削min主轴转速刀具兰

生公司数控机床杂谈

高速切削的加工技术

在现代机械切削加工技术中，高速切削正在越来越多地被人提及，其技术已开始被使用，随之而来的，首先是高速机床，那么，高速切削与传统切削技术究竟有什么不同? 其实现的条件是什么? 实现它有哪些益处? 其适用性怎么样呢? 本文将试图回答这些问题，并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析，用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加工方法和切削理论相比较，促进高新技术在国内的应用和普及。

缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量，是我们提高劳动生产率、实现经济性生产的一个重要的目标。

有人认为，一提高速加工，就是主轴转速要几万转；只要主轴转速一达到几万转，就可以实现高速切削，这其实是不全面的。

随着科学技术的发展，现代机床已经具备了下面的条件，也只有具备这些条件，才会使得高速切削成为可能。

1.机电一体化的主轴，即所谓电主轴。现代化的主轴是电机与主轴有机地结合成一体，采用电子传感器来控制温度，自有的水冷或油冷循环系统，使得主轴在高速下成为“恒温”；又由于使用油雾润滑、混合陶瓷轴承等新技术，使得主轴可以免维护、长寿命、高精度。由于采用了机电一体化的主轴，减去了皮带轮、齿轮箱等中间环节，其主轴转速就可以轻而易举地达到0～42000r/min，甚至更高。不仅如此，由于结构简化，造价下降，精度和可靠性提高，甚至机床的成本也下降了。噪声、振动源消除，主轴自身的热源也消除了。MIKRON公司便采用了本集团“STEP－TEC”公司生产的电主轴，这种电主轴采用了其特别的、最先进的矢量式闭环控制、高动平衡的主轴结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承，可以随室温调整的温度控制系统，确保主轴在全部工作时间内温度衡定。

何为矢量式闭环控制呢？其实就是借助数/模转换，将交流异步电动机的电量值变换为直流电模型，这样，既可实现用无电刷的交流电机来实现直流电机的优点，即在低转速时，保持全额扭矩，功率全额输出，主轴电机快速起动和制动。以UCP710机床切削45#钢为例，用STEP-TEC的主轴铣削，铣刀直径?63mm, 主轴转速为1770r/min，金切量为540cm3/min；在无底孔钻孔时，钻头直径?50mm, 转速1350r/min，可一次钻出，而无需常用的先打中心孔,而后钻孔再扩孔的方法。

2.机床普遍采用了线性的滚动导轨，代替过去的滑动导轨，其移动速度、摩擦阻力、动态响应，甚至阻尼效果都发生了质的改变。用手一推就可以将几百公斤甚至上千公斤的重工作台推动。其特有的双Ｖ型结构，大大提高了机床的抗扭能力；同时，由于磨损近乎为零，导轨

的精度寿命较之过去提高几倍。又因为配合使用了数字伺服驱动电机，其进给和快速移动速度已经从过去最高的6m/min，提高到了现在的20～60m/min，MIKRON公司的最新型机床使用线性电机，进给和快移速度可达80m/min。

3.目前最先进的数控系统已经可以同时控制8根以上的轴，实现五轴五联动，甚至六轴五联动，多个CPU，数据块的处理时间不超过0.4ms；同时，均配置功能强大的后置处理软件，运算速度快，仿真能力强且具备程序运行中的“前视”功能，随时干预，随时修改。外接插口，数据传输速度快，甚至可以与以太网直联；加上全闭环的测量系统，配合使用数字伺服驱动技术，机床的线性移动可以实现1～2g的加速和减速运动。

4.机床床身结构进一步优化，现代机床均采用落地式床身，整体铸铁结构，龙门式框架的主轴立柱，尽可能由主轴部件来实现二轴甚至三轴的线性移动，考虑到刀具重量的变化极小，这样，在工件乃至工作台不进行快速线性移动的情况下，机床快速线性移动的部件的重量近乎常量，因此，更容易实现快速加速和减速情况下的运动惯量及实现动态平衡，减少由于动态冲击所带来的不稳定，从而保证稳定的且更高的加工精度和产品质量。

5.刀具的材料和技术的发展也是高速切削得以实现的一个重要因素。由于在高速切削时，切削力已经不是重要因素，不需大的切削扭矩，因此刀柄就不再是传统的锥柄，而是短圆柄，即HSK型柄，不需拉钉，主轴锁紧装置充分考虑离心力的影响。重要的是需要动平衡，即需加上动平衡环，在装好刀具后，由动平衡仪进行平衡。刀具本身采用通体硬质合金刀，或在硬质合金上涂CBN、TiC等，也可采用人造金刚石，即PCD等，使刀具可以承受高达300～5 00m/min的切削线速度。

6.切削时采用油雾润滑加工区，而不再使用传统的冷却润滑液。

高速切削

顾名思义，高速切削，首先是高的速度，即要有高的主轴转速，比如12000r/min、180 00r/min、30000r/min、40000r/min，甚至还有更高的转速仍在试验中；另一方面，又应有更大的进给量，如30000mm/min、40000mm/min，甚至60000mm/min；再有就是快速移动、快速换刀、主轴换刀后从静态到达其所需转速的加速时间等等，只有达到了上述标准才能称之为高速。

其次是要针对不同的加工对象、不同的硬度、不同的材质、不同的形状来选择相应合理的参数，而不能一味地追求为高速而高速，特别是对于型腔加工，形状复杂而刀具直径又较小时，由于刀具的运动轨迹不是简单的直线运动而是曲线，甚至有直角拐弯的时候，工艺参数的合理性就尤为重要，因为要想保持同一进给速度进行直角切削，搞不好会由于机床运动部件的巨大惯性而导致刀具做弯角运动时突然断裂，而变速运动又会由于加速和减速等运动造成切削厚度的瞬间变化，而导致切削刀变化使工件表面有切纹，由此使加工质量下降，所以，针对不同的加工对象，需要编程人员选择合理的刀具运动轨迹，优化切削参数；另一方面，根据需要选择适合的切削速度，只有这样才能真正发挥高速切削的长处。

应用高速切削，我们可以实现下列目标：

(1)由于采用小的切削深度和厚度，刀具每刃的切削量极小，因而机床主轴、导轨的受力就小，机床的精度寿命长，同时刀具寿命也延长了。

(2)虽然切削深度和厚度小，但由于主轴转速高，进给速度快，因此使单位时间内的金属切除量反而增加了，由此加工效率也提高了。

(3)加工时可将粗加工、半精加工、精加工合为一体，全部在一台机床上完成，减少了机床台数，避免由于多次装夹使精度产生误差。

(4)可以加工高硬度、难加工材料(可达62HRC左右)，可以钻?1mm以下的小孔。

(5)最重要的是，加工时间短，经济性能好。

高速切削的应用

目前，高速切削已经不是实验室里的技术了，它更多的是应用于以下几个方面。(1)有色金属，如铝、铝合金，特别是铝的薄壁加工。目前已经可以切出厚度为0.1mm、高为几十毫米的成形曲面。

(2)石墨加工。在模具的型腔制造中，由于采用电火花腐蚀加工，因而石墨电极被广泛使用。但石墨很脆，所以，必须采用高速切削才能较好地进行成形加工。

(3)模具，特别是淬硬模具的加工。由于淬硬的材料可以直接从供应商处购买，因此采用高速切削可以直接将模具切出，这不单单是省去了过去机加工→电加工的几道工序；节约工时，还由于目前高速切削已经可以达到很高的表面质量(Ra≤0.4um)，因此省去了电加工后面的磨削和抛光的工序；相反，切削中形成的已加工表面的压应力状态，还会提高模具工件表面的耐磨程度（有统计说模具寿命因此能提高3～5倍），这样，锻模和铸模仅经铣削就能完成加工已成为可能。

(4)硬的、难切削的材料，如耐热不锈钢等。

高速切削的适用性

高速加工作为一种新的技术，其优点是显而易见的，它给传统的金属切削理论带来了一种革命性的变化。那么，它是不是放之四海而皆准呢?显然不行。目前，即便是在金属切削机床水平先进的瑞士、德国、日本、美国，对于这一崭新技术的研究也还处在不断的摸索研究当中。实际上，人们对高速切削的经验还很少，还有许多问题有待于解决：比如高速机床的动态、热态特性；刀具材料、几何角度和耐用度问题，机床与刀具间的接口技术（刀具的动平衡、扭矩传输）、冷却润滑液的选择、CAD/CAM 的程序后置处理问题、高速加工时刀具轨迹的优化问题等等。迄今为止，国内目前真正在实际加工中使用的是瑞士MIKRON公司的主轴转速为42000r/min的机床，南京航空航天大学购买了MIKRON的主轴为18000r/min机床，上海交大、大连理工大学等也买了主轴转速为18000r/min的机床，山东工大、西安交大、北京理工大学都将购买高速机床做相应的研究。应该说，高速切削在我国，尚未正式进入大学课堂，如果一些教授、导师们的头脑中还是空白，那怎么去教学生、去发展相应的技术？更不要说国内的机床厂家的情况了。应该实事求是地讲，由于多年来国有企业科研投入少，现有的机制不能充分鼓励创新，基础研究和元器件水平薄弱，新产品开发滞后等诸多问题的影响，我国的机床行业与国外同行业一流水平的差距已经拉大，这一差距总的来说恐怕在十年以上。

现在看来，主轴转速为10～42000r/min这样的高速切削在实际应用时仍受到一些限制：

(1)主轴转速10～42000r/min时，刀具必须采用 HSK 的刀柄，外加动平衡，刀具的长度不能超过120mm，直径不能超过16mm，且必须采用进口刀具。这样，在进行深的型腔加工时便受到限制。

(2)机床装备转速为10～42000r/min的电主轴时，其扭矩极小，通常只有十几个N·m，最高转速时只有5～6N·m。这样的高速切削，一般可用来进行石墨、铝合金、淬火材料的精加工等。

(3)MIKRON公司针对这些情况开发了一些主轴最高转速为12000r/min、15000r/min、18000 r/min和24000r/min的机床，尽力提高进给量(40000～60000mm/min)，以保证机床既能进行粗加工，又能进行精加工，既省时效率又高。

(4)针对传统的加工方式和不同的被切削材料，应选择合适的刀具材料来实现高速加工，而不能一味地追求高速，为高速而高速。如在美国的航天工业中，已经可以实现7500m/min

的线速度来切削铝合金；但是切削钢和铸铁时，目前世界上实际进行的高速加工所能实现的最高速度，也只能达到加工铝合金的 1/3～1/5，约为1000～1200m/min，其原因是切削热会使刀尖产生热破损。由此可见，刀具材料的耐热性是加工黑色金属的关键。对超级合金，包括镍基、钴基、铁基和钛基合金而言，其共同特点是在高温下能保持高强度和高的耐腐蚀性，但它们又都是难加工材料。目前加工这种材料时的最高进给速度为500m/min，主要受制于刀具材料及其几何形状。

所以说，高速加工的刀具材料必须根据工件材料和加工性质来选择。一般而言，陶瓷(A lO，SiN)、金属陶瓷及PCBN刀具等适用于对钢、铁等黑色金属的高速加工；PCD 和CVD等刀具则适用于对铝、镁、铜等有色金属的高速加工。

高速切削

1. 论述高速切削的特点。 材料去除率高，切削力较小，工件热变形小，工艺系统振动小，可加工各种难加工材料，可实现绿色制造，简化加工工艺流程。高速切削追求高转速、中切深、快进给、多行程的加工工艺，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。加快产品开发周期，大大降低制造成本。 2.阐述高速切削技术研究体系、关键技术。 数控高速切削加工技术是建立在机床结构与材料、高速主轴系统、高性能CNC控制系统、快速进给系统、高性能刀具材料、数控高速切削加工工艺、高效高精度测试技术等许多相关的软件和硬件技术基础之上的一项复杂的系统工程，是将各单元技术集成的一项综合技术。关键技术：高速切削机理；高速切削刀具技术；高速切削机床技术；高速切削工艺技术；高速加工的测试技术。 3.阐述高速切削发展趋势。 机床结构将会具有更高的刚度和抗振性，使在高转速和高级给情况下刀具具有更长的寿命；将会用完全考虑高速要求的新设计概念来设计机床；在提高机床进给速度的同时保持机床精度；快换主轴；高、低速度的主轴共存；改善轴承技术；改进刀具和主轴的接触条件；更好的动平衡；高速冷却系统。（新一代高速大功率机床的开发和研制；新一代抗热振性好、耐磨性好、寿命长的刀具材料的研制及适宜于高速切削的刀具结构的研究；进一步拓宽高速切削工件材料及其高速切削工艺范围；高速切削机理的深入研究；高速切削动态特性及稳定性的研究；开发适用于高速切削加工状态的监控技术；建立高速切削数据库，开发适于高速切削加工的编程技术以进一步推广高速切削加工技术；基于高速切削工艺，开发推广干式（准干式）切削绿色制造技术；基于高速切削，开发推广高能加工技术） 4结合典型工件材料和加工工艺方法，讨论高速切削的速度范围。 （1）根据工件材料：刚才380m/min以上、铸铁700m/min以上、铜材1000m/min以上、铝材1100m/min以上、塑料1150m/min以上时，认为是合适的速度范围。（2）根据加工工艺方法：车削700~7000m/min，铣削300~6000m/min，钻削200~1100m/min，磨削5000~10000m/min，认为是合适的速度范围。 5讨论高速切削加工的切削力变化规律。 （1）切削用量对切削力的影响:背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。进给量f增大，切削力与增大，但切削力的增大与f不成正比（75%）（2）工件材料对切削力的影响：较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。a材料的强度、

超高速切削技术的发展现状及趋势

数控技术结课论文 题目： 超高速切削技术的发展现状及趋势 学 部 信息科学与工程学部 学科门类 工学 专 业 XXXXXX 学 号 XXXXXXXXXX 姓 名 XXXXXX 指导教师 XXXX 20XX 年XX 月XX 日 装 订 线 河北大学工商学院

超高速切削技术的发展现状及趋势 摘要 当前机械制造业领域中先进制造技术的应用越来越广泛而深入，超高速加工技术作为先进制造技术的重要组成部分,也已被积极地推广使用。本文主要针对于先进制造技术中超高速切削这一方面做了广泛的调查研究，阐述了什么是超高速切削技术以及超高速切削技术的发展现状，并对超高速切削技术在国内和国外的发展做了具体仔细的分析比较，就超高速切削技术的未来发展趋势做了简明的分析。 关键词：先进制造；高速切削；数控机床；发展现状 The present status and development trend of high speed cutting technology ABSTRACT Application of the current field in mechanical manufacturing industry and advanced manufacturing technology more widely and deeply, ultra high speed cutting technology is an important part of advanced manufacturing technology, has also been actively promoting the use of. In this paper, aiming at the super advanced manufacturing technology of high speed cutting this has done extensive research, mainly expounds what is ultra high speed cutting technology and the high speed cutting technology development status, and make a specific careful analysis on the two aspects of high speed cutting tool and the high speed cutting technology of high speed cutting technology, the future development trend ultra high speed cutting technology has made the concise analysis. Key words：Advanced manufacturing；High speed cutting；CNC machine tool；Development Status

超高速加工发展状况及趋势.

班级：机制2班姓名：周明学号：1208470528 超高速加工发展状况及趋势 随着时代发展与科学进步，各个国家关于对超高速加工技术的投资与研究使用的比例越来越高，但是各国的发展水平却依然存在很大的差距。 超高速加工到2005年基本实现工业应用，主轴最高转速达15000r/min，进给速度达40~60m/min，砂轮磨削速度达100~150m/s;超精密加工基本实现亚微米级加工，加强纳米级加工技术应用研究，达到国际九十年代初期水平。超高速加工已经成为先进制造技术竞争的一个制高点。超高速加工中，工件与刀具相互高速撞击，力的瞬态作用使剪切局限在一个微区域，能量在此微区的耗散使材料局部高温，可能达到熔化或接近熔化的状态。正反馈效应使局部绝热剪切作用愈加增强。切削速度越高，这种绝热剪切作用也越强，接近音速的超高速切削走向极端条件，带来了诸多新机理研究和对传统切削机理的突破性挑战。机床工作在数万转/分转速下承受冲击载荷，依然达到μ级的工作精度，要求实现机床主轴系统旋转的高精度高稳定性控制以及整机动静热特性的精确设计。冲击载荷下，主轴的高刚度、高精度要求轴承工作间隙很小，在微间隙中轴承润滑介质受到强剪切与挤压，同样达到了一种极端的工况。 超高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。超高速加工技术主要包括:超高速切削与磨削机理研究，超高速主轴单元制造技术，超高速进给单元制造技术，超高速加工用刀具与磨具制造技术，超高速加工在线自动检测与控制技术等。超高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。 超高速切削是金属切削加工技术的新发展。在今后15年内,现代机床技术将在机床设计、结构、金属切削效率和生产率等方面有重大突破。预计九十年代生产的机床将比七十年代生产的机床体积更小,速度更快。它将采用强度与重量之比很高的材料(有色金属狈非金属材料)来代替钢和铸铁。在加工速度方面,未来的机床主轴将以10万转/分的速度进行工作,金属切削效率将为今夭的十倍,加工精度和表面光洁度也将有本质上的改进。下面对美国洛克希德飞机公司研究和试验超高速切削加工的情况作一概括介绍。 超高速切削原是美国洛克希德公司在三十年代提出的一个实验理论,它认为金属切削效率直接与切削速度有关。特别是该理论断定,当切削速度在10万英尺/分(3万米/分)以上时,金属切削效率将提高50~1。。O倍。这个理论直到五十年代后期才得到证实。当时该公司在加工口径为20毫米的滑膛大炮炮筒时进行了试验,试验结果表明,增加切削速度有助于提高生产率,并充分证明超高速切削的理论是可行的。但是由于当时有些技术问题没有解决,特别是刀具和工件的高速运动的控制还存在一系列的问题,因此,对超高速切削的研究中断了。六十年代初,美国空军主持研究用超高速切削方法,加工钦、铝、不锈钢和热处理钢,他们使用单刃刀具加工火箭发动机零件,切削速度达到1.5~36万英尺/分(。.45、10万米/分),研究表明,用超高速切削方法加工这些宇宙航空用的金属材料,切削效率要比用普通方法加工高很多倍。 机械装备大多工作在力热耦合状态下，现代CAE技术对连续的机械结构的特性预测已达到很高的精度。分析的困难发生在结构界面造成的不连续性。因此，无论整机的结构设计，还是高速切削中，刀具与工件材料的强烈摩擦，以及高速轴承支承的工作表面与润滑介质的相互作用都存在界面强耦合作用问题。 Salomon高速切削（high speed machining,HSM或high speed cutting,HSC）的理念提出以来，超越“热沟”、切削力和切削热同时下降的假设始终未得到验证。超高速加工过程中，被切材料与刀具以接近声速进行瞬间碰撞，材料的高速激烈应变和切屑的瞬间形成，工件材料的

高速切削及其关键技术

高速切削及其关键技术 摘要 自20世纪30年代德国 Carl Salomon博士首次提出高速切削概念以来，经过50年代的机理与可行性研究，70年代的工艺技术研究，80年代全面系统的高速切削技术研究，到90年代初，高速切削技术开始进入实用化，到90年代后期，商品化高速切削机床大量涌现，21世纪初，高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。 根据1992年国际生产工程研究会(CIRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5－10倍的切削加工。因此，根据加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速度范围也不同。高速切削包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣等，但绝大部分应用是高速铣削。目前，加工铝合金已达到2000－7500m/min；钛合金达150－1000m/min；纤维增强塑料为2000－9000m/min。 高速切削是一项系统技术，企业必须根据产品的材料和结构特点，购置合适的高速切削机床，选择合适的切削刀具，采用最佳的切削工艺，以达到理想的高速加工效果。高速切削是一项先进的、正在发展的综合技术，必须将高性能的高速切削机床、与工件材料相适应的刀具和对于具体加工对象最佳的加工工艺技术相结合，充分发挥高速切削技术的优势。 高速切削技术已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。高速切削较之常规切削是一种创新的加工工艺和加工理念。本文分析了高速切削技术的特点,研究了高速切削的关键技术:机床技术、刀具技术和工艺技术,介绍了高速切削技术在航空航天和汽车制造等领域的发展及应用。 关键词：高速切削；机床；刀具；切削工艺

高速切削技术的论文

高速切削技术及其在模具制造中的应用及发展 摘要:本文对高速切削技术（HSC）进行了简要的介绍，并在此基础上分析了高速切削技术在模具制造方面的优势及应用。 关键词:高速切削;模具制造;刀具技术 概述 机械加工正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造的方向发展。在机械加工中，切削加工是应用最广泛的加工方法之一。近年来，高速切削技术蓬勃发展，已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。在数控机床出现以前，用于工件上下料、测量、换刀和调整机床等的辅助时间超过工件加工总工时的70%；一数控机床为基础的柔性制造技术的发展和应用，大大降低切削工时，成为提高机床生产率的重要技术手段之一，目前，高速切削技术在航空航天、模具生产和汽车制造等行业已经获得广泛应用，并产生了巨大的经济效益。我国是机床消费大国，已经超过德国，成为世界第一机床市场。高速切削作为一种新的切削加工理念，对其进行深入研究具有重要意义。 1、高速切削技术 高速切削理论是1931年4月德国物理学家Carl.J.Salomon提出的。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，切削温度不但不升反而会降低，切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“死区”。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“死区”，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。高速加工有以下优越性： 1.1、生产效率高、切削速度极高，型腔加工过程比电加工快几倍。在工件的一次装夹中可完成型腔的粗精加工和模具其他部位的加工（One Pass Machining)。既不要做电极，一般也不需要后续的手工研磨和抛光，又容易实现加工过程的自动化。 1.2、高速切削加工产品的质量好，如切屑瞬间被切离，工件表面残余应力小。95% 切削热被切屑带走，工件热变形小。切削力减小30%。激振频率高，工件表面粗糙度小（降低1-2级）（Ra<=0.6μm），可以铣削代替磨削。 1.3、能加工硬质零件和薄壁零件，可硬切削（Hard Machining）、干切削（Dry Machining）且横向切削力小，可加工薄壁的零件。 由于上述优势，国外发达国家85%以上的电加工工序已被高速加工所代替，高速加工已成为现代模具制造的主流工艺。但是高速加工做不到的地方（尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的型面）还要靠电加工来补充。两者要扬长避短，相辅相成。 2、传统模具加工技术 在工业产品的生产中，应用模具的目的在于保证产品的质量，提高生产率和降低成本等。因此，必须有正确可行的模具设计和高质量的模具制造作为保证。模具制造时应满足高精度、长寿命、短制造周期及低成本的要求。 传统的模具制造技术主要是根据设计图样，采用普通数控铣削、仿型加工、成形磨削、电火花加工以及钳工抛光、配修等方法来制造模具。传统模具制造主要存在以下问题：模具质量依赖于人为因素，再现能力差，整体水平不易控制。 传统制模采用串行方式进行，易造成设计与制造脱节，重复劳动多，加工周期长，不能适应市场需求。传统制模只能通过试模来完成对模具质量的评价，返修多，成本高。 3、高速切削技术下的模具制造特征与加工设备要求

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高速切削加工技术 在现代机械切削加工技术中，高速切削正在越来越多地被人提及，其技术已开始被使用，随之而来的，首先是高速机床，那么，高速切削与传统切削技术究竟有什么不同? 其实现的条件是什么? 实现它有哪些益处? 其适用性怎么样呢? 本文将试图回答这些问题，并且尽可能结合目前在世界上居领先水平的瑞士MIKRON公司的机床的结构、特点来分析，用它同目前国内仍在普遍应用的传统的加工方法和切削理论相比较，促进高新技术在国内的应用和普及。 缩短加工时的切削与非切削时间，对于复杂形状和难加工材料及高硬度材料减少加工工序，最大限度地实现产品的高精度和高质量，是我们提高劳动生产率、实现经济性生产的一个重要的目标。有人认为，一提高速加工，就是主轴转速要几万转；只要主轴转速一达到几万转，就可以实现高速切削，这其实是不全面的。 随着科学技术的发展，现代机床已经具备了下面的条件，也只有具备这些条件，才会使得高速切削成为可能。 1.机电一体化的主轴，即所谓电主轴。现代化的主轴是电机与主轴有机地结合成一体，采用电子传感器来控制温度，自有的水冷或油冷循环系统，使得主轴在高速下成为“恒温”；又由于使用油雾润滑、混合陶瓷轴承等新技术，使得主轴可以免维护、长寿命、高精度。由于采用了机电一体化的主轴，减去了皮带轮、齿轮箱等中间环节，其主轴转速就可以轻而易举地达到0～42000r/min，甚至更高。不仅如此，由于结构简化，造价下降，精度和可*性提高，甚至机床的成本也下降了。噪声、振动源消除，主轴自身的热源也消除了。MIKRON公司便采用了本集团“STEP－TEC”公司生产的电主轴，这种电主轴采用了其特别的、最先进的矢量式闭环控制、高动平衡的主轴结构、油雾润滑的混合陶瓷轴承，可以随室温调整的温度控制系统，确保主轴在全部工作时间内温度衡定。 何为矢量式闭环控制呢？其实就是借助数/模转换，将交流异步电动机的电量值变换为直流电模型，这样，既可实现用无电刷的交流电机来实现直流电机的优点，即在低转速时，保持全额扭矩，功率全额输出，主轴电机快速起动和制动。以UCP710机床切削45#钢为例，用STEP-TEC 的主轴铣削，铣刀直径?63mm, 主轴转速为1770r/min，金切量为540cm3/min；在无底孔钻孔时，钻头直径?50mm, 转速1350r/min，可一次钻出，而无需常用的先打中心孔,而后钻孔再扩孔的方法。 2.机床普遍采用了线性的滚动导轨，代替过去的滑动导轨，其移动速度、摩擦阻力、动态响应，甚至阻尼效果都发生了质的改变。用手一推就可以将几百公斤甚至上千公斤的重工作台推动。其特有的双Ｖ型结构，大大提高了机床的抗扭能力；同时，由于磨损近乎为零，导轨的精度寿命较之过去提高几倍。又因为配合使用了数字伺服驱动电机，其进给和快速移动速度已经从过去最高的6m/min，提高到了现在的20～60m/min，MIKRON公司的最新型机床使用线性电机，进给和快移速度可达80m/min。 3.目前最先进的数控系统已经可以同时控制8根以上的轴，实现五轴五联动，甚至六轴五联动，多个CPU，数据块的处理时间不超过0.4ms；同时，均配置功能强大的后置处理软件，运算速度快，仿真能力强且具备程序运行中的“前视”功能，随时干预，随时修改。外接插口，数据传输速度快，甚至可以与以太网直联；加上全闭环的测量系统，配合使用数字伺服驱动技术，机床的线性移动可以实现1～2g的加速和减速运动。 4.机床床身结构进一步优化，现代机床均采用落地式床身，整体铸铁结构，龙门式框架的主轴立柱，尽可能由主轴部件来实现二轴甚至三轴的线性移动，考虑到刀具重量的变化极小，这样，在工件乃至工作台不进行快速线性移动的情况下，机床快速线性移动的部件的重量近乎常量，因此，更容易实现快速加速和减速情况下的运动惯量及实现动态平衡，减少由于动态冲击所带来的

毕业论文(超高速切削技术及其应用)

v .. . .. 超高速切削加工技术及其应用的研究 目录 0．前言 (10) 1．超高速切削概念、内容及特点 (11) 1．1 超高速切削概念 (11) 1．2 超高速切削的研究内容 (11) 1．3 超高速切削特点 (12) 2. 超高速切削的技术体系 (13) 3．超高速切削的技术关键及目前解决方案 (13) 3．1超高速切削的技术关键 (13) 3．2超高速切削关键技术解决方案 (15) （1）超高速切削机床 (15) （2）超高速切削刀具 (17) （3）CAD／CAM (17) （4）超高速切削的数控编程 (17) 4．超高速切削加工技术的应用 (17) 4.1超高速切削在航空航天工业中的应用 (17) 4.2 超高速切削在纤维增强塑料中的应用 (18) 4.3超高速切削在模具制造业中的应用 (18) 4.4 超高速切削在汽车制造业中的应用 (18) 5. 超高速切削加工技术的发展前景与展望 (18) 6. 答谢辞 (20) 7. 参考文献 (20)

超高速切削加工技术及其应用 摘要：高速切削加工技术是一种用比常规切削高得多的切削速度进行切削加工的高效新技术，高速切削加工可用于加工有色金属、铸铁、钢、纤维强化复合材料等，还可以用于切削加工各种难加工材料．现在，高速切削技术已渐趋成熟，并开始在制造领域中大显身手。高速机床的单元技术和整机水平正在逐步提高。技术基础雄厚的机床厂推出了多种高速、高精度的机床产品，并且在航空航天制造、汽车工业和模具制造、轻工产品制造等重要工业领域创造了惊人的效益。高速切削技术和高速加工机床越来越多地受到工业部门的青睐。 关键词：超高速切削切削刀具切削机床 Ultra—high speed cutting technology and its application Abstract: The high speed slices to pare processing technology is a kind of use to compare the normal regulations to slice to pare high have to have another of slice and pare the speed carry on slice to pare to process of efficiently and lately technique, the high speed slice to pare to process and can used for processing the color metals, iron casting, the steel, fiber enhance compound material etc., can also used for slice to pare to process various difficult process the material. now, the high speed slice to pare the technique already gradually mature, and start in make realm show the artistic skill greatly.Unit technique and the whole machine levels of the high-speed tool machine are raising gradually.The strong tool machine factory of the technique foundation released the tool machine product of various high speed, high accuracy, and in the aviation aerospace manufacturing, the automobile industry and the molding tool manufacturings, the light work product made the important industry realm of etc. to create the astonishing performance.The high speed slices to pare the technique and high speeds to process the favor that the tool machine is subjected to the industry section more and more. Key words: Ultra high speed cutting Cutting tool Machine tools 0．前言 超高速切削(High Speed Cutting)以下简称HSC技术是国际上70～80年代 以来迅速发展起来的一项先进的机械加工技术，它是在机床结构材料、刀具材料、机床设计制造技术、计算机控制技术、测量测试技术等飞速发展的基础上，由机械加工自身的发展规律和需要产生和发展的。由于HSC的特殊规律，它具有切削速度高、进给速度大，加工效率高、加工成本低、加工精度高等一系列优点，是一项极有前途的新技术。 近十年来，由于计算机控制技术、CAD／CAM、FMS、CLMS技术在机械加工中大量应用，生产加工中的辅助时间得以大量节约，在总加工时间中所占的比例愈来愈小，而切削加工时间所占的比重相应地增大，因此要进一步提高加工效益，势必要把降低切削加工时间，亦即提高切削速度列入议程。这样，

(高速切削技术及其应用)

长春汽车工业高等专科学校 继续教育学院 毕业论文（设计）中文题目：高速切削加工技术及其应用的研究 英文题目：High speed cutting technology and its application 毕业专业：汽车机械制造技术 学生姓名：高越 准考证号：290414100432 指导教师：穆春燕 二零一五年八月 独创性声明

本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得长春汽车工业高等专科学校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 论文作者签名：签字日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本论文作者完全了解长春汽车工业高等专科学校有关保留、使用论文的规定。特授权长春汽车工业高等专科学校可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。 （保密的论文在解密后适用本授权说明） 论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月日签字日期：年月日

目录 前言 (05) 1．高速切削概念、内容及特点 (06) 1．1高速切削概念 (06) 1．2高速切削的研究内容 (06) 1．3高速切削特点 (07) 2.高速切削的技术体系 (08) 3．高速切削的技术关键及目前解决方案 (08) 3．1高速切削的技术关键 (08) 3．2高速切削关键技术解决方案 (09) （1）高速切削机床 (09) （2）高速切削刀具 (11) （3）C A D／C A M (11) （4）高速切削的数控编程 (11) 4．高速切削加工技术的应用 (12) 4.1高速切削在航空航天工业中的应用 (12) 4.2 高速切削在纤维增强塑料中的应用 (12) 4.3高速切削在模具制造业中的应用 (12) 4.4 高速切削在汽车制造业中的应用 (12) 5.高速切削加工技术的发展前景与展望 (12) 6.答谢辞 (14) 7.参考文献 (14)

高速切削加工技术的现状和发展

高速切削加工技术的现状和发展(1) 中国工程院院士、山东大学艾兴教授 一、概述 机械加工的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加工，在发达国家，它正成为切削加工的主流。50年来，切削技术的极大进步说明了这一点：今天切削速度高达8000m/min，材料切除率达150～1500cm3/min，超硬刀具材料硬度达3000～8000HV，强度达1000Mpa，加工精度从10um到0.1um。干（准）切削日益广泛应用。随切削速度提高，切削力降低大致为25～30％以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低1～2级；生产效率提高，生产成本降低。 高速切削技术不只是一项先进技术，它的发展和推广应用将带动整个制造业的进步和效益的提高。在国外，20世纪30年代德国Salomon博士提出高速切削理念以来，经半个世纪的探索和研究，随数控机床和刀具技术的进步，80年代末和90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料，其中加工铸铁和铝合金最为普遍。 不同材料的高速切削加工速度范围 高速切削技术在国内起步较晚，20世纪80年代中期开始研究陶瓷刀具高速切削淬硬钢并在生产中应用，其后引起对高速切削加工的普遍关注，目前主要还是以高速钢、硬质合金刀具为主，硬质合金刀具切削速度≤100～200m/min，高速钢刀具在40m/min以内。但在汽车、模具、航空和工程机械制造业进口了一大批数控机床和加工中心，国内也生产了一批数控机床，随着高速切削的深入研究，这些行业有的已逐步应用高速切削加工技术，并取得很好的经济效益。 二、高速切削加工理论基础 (1) 切屑形成特征 不同材料在不同状态下的切屑形态: (a) 供货状态，切削速度127.2m/min （b）硬度325HB，切削速度125.5m/min

高速切削的所罗门原理

一、高速切削的原始定义1931年，德国切削物理学家萨洛蒙 (Carl.J.Salomon)博士提出了一个假设，即同年申请了德国专利(Machine with high cutting speeds)的所罗门原理： 被加工材料都有一个临界切削速度V0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。 切削塑性材料时，传统的加工方式为“重切削”，每一刀切削的排屑量都很大，即吃刀大，但进给速度低，切削力大。 实践证明随着切削速度的提高，切屑形态从带状、片状到碎屑状演化，所需单位切削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。 二、现代高速切削技术的概念所罗门原理出发点是用传统刀具进行高速度切削，从而提高生产率。 到目前为止，其原理仍未被现代科学研究所证实。 但这一原理的成功应该不只局限于此。 高速切削技术是切削技术的重要发展方向之一，从现代科学技术的角度去确切定义高速切削，目前还没有取得一致，因为它是一个相对概念，不同的加工方式，不同的切削材料有着不同的高速切削速度和加工参数。 这里包含了高速软切削、高速硬切削、高速湿切削和高速干切削等等。 事实上，高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程，它涵盖了机床材料的研究及选用技术，机床结构设计和制造技术，高性能CNC控制系统、通讯系统，高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统，高精度快速进给系统，高性能刀具夹持系统，高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术，高效高精度测试测量技术，高速切削机理，高速切削工艺，适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。

高速切削技术

高速切削（HSM=High Speed Machining） 一、高速切削理论的提出和定义 1．提出： 高速切削理论最早是由德国物理学家Carl.J.Salomon 在1931 年4 月提出。并发表了著名的Salomon曲线[1]。如图1（a）所示。 主要内容是：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，如图1(b)所示，且该切削速度值与工件材料的种类有关。 (a) (b) 图1 切削温度变化曲线 2、高速切削定义： 目前高速切削技术比较普及的定义是根据1992年国际生产工程研究会(CIRP) 年会主题报告的定义：高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5 － 10 倍的切削加工。机床主轴转速在10000-20000r/min以上，进给速度通常达15-50m/min，最高可达90m/min。 实际上，高速切削是一个相对概念，它包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣（绝大部分应用是高速铣削）等不同的加工方式，根据被加工材料的不同及加工方式的不同，其切削速度范围也不同。 目前，不同的加工材料，切削速度约在下述范围，如表1所示[1]：

3.特征 现代研究表明，高速切削时，切屑变形所消耗的能量大多数转变为热，切削速度高，产生的热量越大，基本切削区的高温有助于加速塑性变形和切屑形成。而且大部分热量都被切屑带走。 高速切削变形过程显著特征为:第一变形区变窄，剪切角增大，变形系数减少，如图2；第二变形区的接触长度变短，切屑排出速度极高，前刀面受周期载荷的作用。所以高速切削的切削变形小，切削力有大幅度下降，切削表面损伤减轻。 图2 高速切削简化模型 二、高速切削加工的优点 与传统切削加工相比，高速切削加工的切屑形成、切削力学、切削热与切削温度和刀具磨损与破损等基础理论有其不同的特征，高速切削的切削机理发生了根本性的变化，从而切削加工的结果也发生了本质的变化，表现出很多优点：1．加工效率高 高速切削具有高切削率、高进给率，可显著提高切削速度，其材料去除率通常可达传统切削的3~5倍以上。 2. 切削力小 与传统切削相比较，高速切削的切削力小，振动频率低，可降低切削力 30%~90%，径向力降低更明显。利于薄壁零件加工。国外采用数控高速切削加工技术加工铝合金、钛合金薄壁零件的最小壁厚可达0.005mm。 3. 切削热对工件影响小 高速切削中90%的切削热被切屑带走，工件受热影响小，大大提高了工件的尺寸精度和形位精度。实验证明当切削速度超过600m/min后，切削温度的上升在大多数情况下不会超过3℃，故高速切削特别适合加工易产生热变形的零件。4. 加工精度高 高速旋转时刀具切削的激励频率远离工艺系统的固有频率，不会造成工艺系统的受迫振动，保证了好的加工状态，从而可获得较高的表面加工质量，而且残余应力较小。 5. 可实现绿色加工 高速切削中刀具红硬性好，刀具切削寿命能提高70%，可不用或少用冷却液，

高速切削技术

高速切削技术 摘要：简述高速切削技术的优越性，为什么在航空制造业得到较成功的应用，并举例说明高速切削技术在航空制造业中的应用，另外解释HSK刀具系统为什么能适应高速切削要求 关键词：高速切削技术，航空制造业，HSK刀具 1、高速切削技术 高速切削技术是指在比常规切削速度高出很多的情况下进行的切削加工，有时也称为超高速切削（Ultra-High Speed Machining）。以高切削速度、高进给速度、高加工精度和优良的加工表面质量为主要特征的高速切削加工技术具有不同于传统切削加工技术的加工机理和应用优势，已在航空航天、模具加工、汽车制造等行业得到了广泛应用，加工对象包括铝镁合金、钢、铸铁、超级合金及碳纤维增强塑料等材料。 机床的高速化已成为机械制造业中不可阻挡的发展潮流，如果说数控机床的产生是机床发展的一次革命，那么高速机床的应用则是现代机床工业的第二次革命。 高速切削理论是二十世纪30年代由德国Carl Salomon博士首次提出的有关高速切削的概念。其理论简言之就是认为切削热只是在传统切削速度范围内是与切削速度成单调增函数关系。而当切削速度突破一定限度以后，切削温度不再随切削速度的增加而增加，反而会随切削速度的增加而降低，即与切削速度在较高速度的范围内成单调减函数。该理论经过几十年的研究与应用，已逐渐成为现代高效切削加工的趋势和发展方向。80年代末和90年代初开始应用并快速发展到广泛应用于航空航天、汽车、模具制造业加工铝、镁合金、钢、铸铁及其合金、超级合金及碳纤维增强塑料等复合材料，其中加工铸铁和铝合金最为普遍。 在金属切削过程中，选择很高的切削速度，并不一定是提高加工效率的唯一方法。这种切削方案实际存在着许多问题，其中最大的问题是：主要目的是用于提高生产效率的高速切削，实际上并没有提高生产效率。它要求机床在高转速下切削，但为提高机床主轴转速来提高切削速度，往往是以降低进给量﹑减小切削

高速切削技术的发展及展望

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大大缩短，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来的，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。 自从德国萨洛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、德、日、法、瑞士、意大利等生产的不同规格的各种商业化高速机床已经进入市场，应用于飞机、汽车及模具制造。 切削加工的发展方向是高速切削。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，而且是一个经济指标；对于工程而言，“高速”就是效益。随着计算机技术、自动化技术和智能控制技术的发展，以计算机控制的自动化生产技术成为国际生产工程的主流，工业发达国家机床的数控化率显著提高，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，迄今尚未有一个确切的界定。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，切削机理随之发生变化，从而使零件加工产生一些优良的效果。生产实践表明，其主要有以下优点： （1）单位时间内材料切除量可增加3～6 倍以上，提高进给速度从而较大提高生产率和降低生产周期，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，并有利于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面粗糙度。高速切削时的激振频率很高，可以远离机床－刀具－工件系统的固有频率，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量，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生热变形的零件，同时还减少了工件内应力的产生，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。与常规切削相比，高速切削可一次完成粗加工、半精加工和精加工工序，大大减少了工序。部分零件经过高速切削加工后可作为最终产品，无需进行超精密加工。1.2 高速切削的发展 对高速切削机理的研究，目前主要集中在切屑成形机理、切削力和切削热变化规律上。

高速切割的关键技术

高速切割的关键技术 学院：动力与机械学院 班级：机械一班（09621） 姓名：丰德海 学号：200930139014

摘要: 高速切削是切削加工的发展方向，现已成为切削加工的主流。包括高速软切削、高速硬切削、高速干切削和大进给切削等，高速切削是一个相对概念，如何定义尚无共识,切削速度为普通切削5-10倍的切削,刀具转速10000-20000rpm的切削,1978年切削委员会规定的500-7500m/min 的切削，通常为高速切削。高速切削不只是切削速度的提高，它的发展和推广应用（包括机床和刀具技术的全面发展和提高）将带动整体制造业水平和效益的进步与提高。 关键词：高速切割，关键，技术，发展，前景。 正文：高速切削是一项复杂的系统工程。高速切削不只是切削速度的提高，它的发展涉及到机床、刀具、工艺和材料等诸多领域的技术配合和技术创新。实现高速切削的最关键技术是研究开发性能优良的高速切削机床, 自20世纪80年代中期以来, 开发高速切削机床便成为国际机床工业技术发展的主流。 1 高速加工对机床的特殊要求 高速切削加工的特殊性对实施高速切削加工的机床提出新的要求： (1)要有一个适合高速运转的主轴单元及其驱 (2)要有一个快速反应的进给系统单元部件和数控伺服驱动系统。 (3)要有一个高效、快速的冷却系统。 (4)高刚性的床体结构。

(5)安全装置和实时监控系统。 (6)要有方便可靠的换刀装置。 (7)优良的热态特性和静、动态特性。 2 高速切削机床的关键技术 2．1 高速主轴 高速数控机床的工作性能, 首先取决于高速主轴的性能。数控机床的高速主轴单元包括主轴动力源、主轴、轴承和机架等几个部分, 它影响加工系统的精度、稳定性及应用范围, 其动力性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。 目前高速切削机床的主轴主要为陶瓷滚珠轴承电动主轴。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现机床的“零传动”，俗称“电主轴”。电主轴是一种智能型功能部件，不但转速高、功率大，还有一系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，以确保其高速运转的可靠性与安全性。目前电主轴主要采用交流异步感应电动机(高频)，国内外专业的电主轴制造厂已可供应几百种规格的电主轴。其套筒直径从32mm至320mm、转速从10000r／min到150000r／min，功率从0．5kW到80kW、转矩从0．1N?m 到300N?m。 2. 2 高速精密轴承

高速切削技术在航空制造业中的应用

高速切削技术在航空制造业中的应用 摘要：高速切削是一个相对概念，它包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣（绝大部分应用是高速铣削）等不同的加工方式，根据被加工材料的不同及加工方式的不同，其切削速度范围也不同。由于高速切削产生的热量少，切削力小，零件的变形小，因此高速切削非高速常适用于轻合金加工，特别适合以轻合金为主的航空制造。航空制造业是最早采用高速铣削的行业。高速切削技术能提高切削效率，能整体高速加工零部件，对难加工材料进行高速切削以及采用整体制造法制造零件。在航空制造业的应用，主要集中在飞机整体结构件和航空发动机高硬合金零件（主要为叶片）的高速切削上。 关键词：高速切削技术；航空制造；高速加工 1、高速切削技术 高速切削理论最早是由德国物理学家Carl.J.Salomon 在1931年4月提出。并发表了著名的Salomon曲线。主要内容是：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。 目前高速切削技术比较普及的定义是根据1992年国际生产工程研究会(CIRP) 年会主题报告的定义：高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5 －10 倍的切削加工。机床主轴转速在10000-20000r/min以上，进给速度通常达15-50m/min，最高可达90m/min。 我国对于高速切削技术的研究起步较晚,一些高校和科研院所陆续开始对高速切削机理和实践进行应用研究。南京航空航天大学对高速切削高温合金、钛合金、不锈钢等难加工材料进行了试验研究,发现切削变形为集中剪切滑移,且滑移区很窄,形成锯齿状不连续切屑,其变形机理完全不同于连续性切屑。山东大学比 较系统地研究了Al 2O 3 基陶瓷刀具高速硬切削的切削力、切削温度、刀具磨损和破 损、加工表面质量等,建立了有关切削力、切削温度模型及刀具磨损与破损的理论。哈尔滨工业大学等用PCBN刀具对干式切削不同硬度轴承钢的切削力、切削温度、已加工表面完整性进行了切削试验研究,发现存在区分普通切削与硬态切削的临界硬度。在临界硬度附近切削时,刀具的磨损严重,加工表面质量最差。北京理工大学较为系统地研究了软钢、高强度装甲钢的高速铣削和淬硬钢、钨合金和硅铁的高速切削机理（刀具磨破损及刀具可靠性、切削力和表面粗糙度）。天津大学和大连理工大学也都对高速硬切削机理进行了研究。

超高速切削技术

兰州理工大学 机电工程学院 刘毅

超高速切削技术 一、概述 自20世纪30年代德国Carl Salomon博士首次提出高速切削概念以来，经过50年代的机理与可行性研究，70年代的工艺技术研究，80年代全面系统的高速切削技术研究，到90年代初，高速切削技术开始进入实用化，到90年代后期，商品化高速切削机床大量涌现，21世纪初，高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用，正成为切削加工的主流技术。 根据1992年国际生产工程研究会(CIRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5－10倍的切削加工。因此，根据加工材料的不同和加工方式的不同，高速切削的切削速度范围也不同。高速切削包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣等，但绝大部分应用是高速铣削。目前，加工铝合金已达到2000－7500m/min；铸铁为900－5000m/min；钢为600－3000m/min；耐热镍基合金达500m/min；钛合金达150－1000m/min；纤维增强塑料为2000－9000m/min。 高速切削是一项系统技术，图1显示了影响高速技术的各方面因素，企业必须根据产品的材料和结构特点，购置合适的高速切削机床，选择合适的切削刀具，采用最佳的切削工艺，以达到理想的高速加工效果。

图1 高速机床CNC控制技术 二、高速切削的特点与应用 实践表明，高速切削具有以下加工特点： 切削力降低 工件热变形减少 有利于保证零件的尺寸、形位精度 已加工表面质量高 工艺系统振动减小 显著提高材料切除率 加工成本降低 高速切削的上述特点，反映了在其适用领域内，能够满足效率、质量和成本越来越高的要求，同时，解决了三维曲面形状高效精密加工问题，并为硬材料和薄壁件加工提供了新的解决方案。 高速切削在航空航天业、模具工业、电子行业、汽车工业等领域得到越来越广泛的应用。在航空航天业主要是解决零件大余量材料去除、薄壁件加工、高精度、难加工材料和加工效率等问题，特别是整体结构件高速切削，既保证了零件质量，又省去了许多装配工作；模具业中大部分模具均适用高速铣削技术，高速硬切削可加工硬度达50－ 60HRC的淬硬材料，因而取代了部分电火花加工，并减少了钳工修磨工序，缩短了模具加工周期；高速铣削石墨可获得高质量的电火花加工电极。高速切削的高效率使其在电子印刷线路板打孔和汽车大规模生产中得到广泛应用。目前，适合高速切削的工件材料有铝合金、钛合金、铜合金、不锈钢、淬硬钢、石墨和石英玻璃等。