摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，作為先進制造技術的重要組成部分高速切削技術在模具加工制造中已得到越來越廣泛的應用。本文結合高速切削技術的發展現狀，闡述了高速切削技術的應用及其未來趨勢。

關鍵詞：高速切削刀具；數控加工；應用

一、高速切削技術和高速切削刀具

目前，切削加工仍是機械制造行業應用廣泛的一種加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月發表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是：在常規的切削速度范圍內，切削溫度隨著切削速度的增大而提高，當到達某一速度極限后，切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技術的發展經歷了以下4個階段：高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年)，高速切削的應用探索階段(1972-1978年)，高速切削實用階段(1979--1984年)，高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規的切削加工相比具有以下優點：第一，生產效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是徑向切削分力大幅度減少，特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三，切削熱95%被切屑帶走，特別適合加工容易熱變形的零件。第四，高速切削時，機床的激振頻率遠離工藝系統的固有頻率，工作平穩，振動較小，適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現高速切削加工的關鍵技術之一，不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統形同虛設，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工線速度主要受刀具限制，因為在目前機床所能達到的高速范圍內，速度越高，刀具的磨損越快。因此，高速切削對刀具材料提出了更高的要求，除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外，還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現及發展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。

1高速切削的概念

當切削速度超過被切削材料臨界切削速度時，切削溫度下降，切削抗力減小，刀具使用壽命延長。目前，主軸轉速高達60000r/min，進給速度高達90m/min，加速度達到1.7g的高速切削機床已商品化。并在航天、模具、汽車等行業的實際應用中，產生了巨大的技術經濟效益。高速切削加工不但要求切削主軸的高轉速，而且要求軸向進給的高速度和高加速度、先進的切削刀具等相關的關鍵技術。高速切削應該是可靠的高速切削。通常將切削速度和進給速度達到常規機床5～10倍的切削加工稱之為高速切削。然而，根據Salomon的高速切削理論，高速切削應為切削溫度不再隨切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高進給速度與加速度為主要特征的切削加工。因此，對于不同的材料，高速切削的速度范圍是不同的。目前，常用材料的高速切削范圍：鋁合金為1000～7000m/min，碳鋼為500～2000m/min，鈦合金為i00～1000m/min。

2機床選擇

現階段，為了實現高速切削加工，一般采用高柔性的高速數控機床、加工中心，也有采用專用的高速銑、鉆床。這些設備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統和高速進給系統，才能實現材料切削過程的高速化。高速切削與傳統切削最大的區別是，“機床—刀具—工件”系統的動態特性對切削性能有更強的影響力。在該系統中，機床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設定、主軸拉刀力、刀具扭力設定等，都是影響高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即單位時間內材料被切除的體積，通常受限于“機床—刀具—工件”工藝系統是否出現“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性?，F階段高速切削之所以能夠成功，一個很關鍵的因素在于對系統動態特性問題的掌握和處理能力。為了更好地描述機床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數一DN值，用以評價機床的主軸結構對高速切削加工的適應性。所謂DN值即“主軸直徑與每分鐘轉速之積”。新近開發的加工中心主軸DN值大都已超過100萬。為了減輕軸承的重量，還采用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都采用油氣混合潤滑方式。在高速切削加工領域，目前已開發空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構成的磁氣／空氣混合主軸。在機床進給機構方面，高速切削加工所用的進給驅動機構通常都為大導程、多頭高速滾珠絲杠，滾珠采用小直徑氮化硅陶瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；采用空心強冷技術來減少高速滾珠絲杠運轉時由于摩擦產生溫升而造成的絲杠熱變形。近幾年來，用直線電機驅動的高速進給系統問世，這種進給方式取消了從電動機到工作臺溜板之間的一切中間機械傳動環節，實現了機床進給系統的零傳動。由于直線電機沒有任何旋轉元件，不受離心力的作用，可以大大提高進給速度。直線電機的另一大優點是行程不受限制。直線電機的次極是一段一段連續鋪在機床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運動到哪里，而且對整個進給系統的剛度沒有任何影響。采用高速絲杠或直線電機，能夠大大提高機床進給系統的快速響應。直線電機最高加速度可達2～10G，最大進給速度可達60～200m/min或更高。此外，機床的運動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大進給的加工方法。要求機床在大進給速度條件下，應具有高精度定位功能和高精度插補功能，特別是圓弧高精度插補。圓弧加工是采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。

3刀具選擇

3.1刀具材料的發展高速切削技術發展的歷史，也就是刀具材料不斷進步的歷史。高速切削的代表性刀具材料是立方氮化硼(CBN)。端面銑削使用CBN刀具時，其切削速度可高達5000m/min，主要用于灰口鑄鐵的切削加工。聚晶金剛石(PCD)刀具被稱之為2l世紀的刀具，它特別適用于切削含有SiO2的鋁合金材料，而這種金屬材料重量輕、強度高，廣泛地應用于汽車、摩托車發動機、電子裝置的殼體、底座等方面。目前，用聚晶金剛石刀具端面銑削鋁合金時，5000m/min的切削速度已達到實用化水平，此外陶瓷刀具也適用于灰口鑄鐵的高速切削加工；

[論文關鍵詞]高速切削；設備；選擇

[論文摘要]本文通過對高速切削加工技術的優越性和巨大經濟效益的分析，全面論述了高速切削對機床設備及刀具系統的具體要求，闡述了高效率、高精度、高柔性和綠色化的高速切削加工技術是機械加工領域的發展趨勢。

1高速切削的概念

當切削速度超過被切削材料臨界切削速度時，切削溫度下降，切削抗力減小，刀具使用壽命延長。目前，主軸轉速高達60000r/min，進給速度高達90m/min，加速度達到1.7g的高速切削機床已商品化。并在航天、模具、汽車等行業的實際應用中，產生了巨大的技術經濟效益。高速切削加工不但要求切削主軸的高轉速，而且要求軸向進給的高速度和高加速度、先進的切削刀具等相關的關鍵技術。高速切削應該是可靠的高速切削。通常將切削速度和進給速度達到常規機床5～10倍的切削加工稱之為高速切削。然而，根據Salomon的高速切削理論，高速切削應為切削溫度不再隨切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高進給速度與加速度為主要特征的切削加工。因此，對于不同的材料，高速切削的速度范圍是不同的。目前，常用材料的高速切削范圍：鋁合金為1000～7000m/min，碳鋼為500～2000m/min，鈦合金為i00～1000m/min。

2機床選擇

現階段，為了實現高速切削加工，一般采用高柔性的高速數控機床、加工中心，也有采用專用的高速銑、鉆床。這些設備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統和高速進給系統，才能實現材料切削過程的高速化。高速切削與傳統切削最大的區別是，“機床—刀具—工件”系統的動態特性對切削性能有更強的影響力。在該系統中，機床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設定、主軸拉刀力、刀具扭力設定等，都是影響高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即單位時間內材料被切除的體積，通常受限于“機床—刀具—工件”工藝系統是否出現“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性?，F階段高速切削之所以能夠成功，一個很關鍵的因素在于對系統動態特性問題的掌握和處理能力。為了更好地描述機床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數一DN值，用以評價機床的主軸結構對高速切削加工的適應性。所謂DN值即“主軸直徑與每分鐘轉速之積”。新近開發的加工中心主軸DN值大都已超過100萬。為了減輕軸承的重量，還采用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都采用油氣混合潤滑方式。在高速切削加工領域，目前已開發空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構成的磁氣／空氣混合主軸。在機床進給機構方面，高速切削加工所用的進給驅動機構通常都為大導程、多頭高速滾珠絲杠，滾珠采用小直徑氮化硅陶瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；采用空心強冷技術來減少高速滾珠絲杠運轉時由于摩擦產生溫升而造成的絲杠熱變形。近幾年來，用直線電機驅動的高速進給系統問世，這種進給方式取消了從電動機到工作臺溜板之間的一切中間機械傳動環節，實現了機床進給系統的零傳動。由于直線電機沒有任何旋轉元件，不受離心力的作用，可以大大提高進給速度。直線電機的另一大優點是行程不受限制。直線電機的次極是一段一段連續鋪在機床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運動到哪里，而且對整個進給系統的剛度沒有任何影響。采用高速絲杠或直線電機，能夠大大提高機床進給系統的快速響應。直線電機最高加速度可達2～10G，最大進給速度可達60～200m/min或更高。此外，機床的運動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大進給的加工方法。要求機床在大進給速度條件下，應具有高精度定位功能和高精度插補功能，特別是圓弧高精度插補。圓弧加工是采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。

摘要：隨著科學技術水平的不斷提高，作為先進制造技術的重要組成部分高速切削技術在模具加工制造中已得到越來越廣泛的應用。本文結合高速切削技術的發展現狀，闡述了高速切削技術的應用及其未來趨勢。

關鍵詞：高速切削刀具；數控加工；應用

一、高速切削技術和高速切削刀具

目前，切削加工仍是機械制造行業應用廣泛的一種加工方法。其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的，并于1931年4月發表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是：在常規的切削速度范圍內，切削溫度隨著切削速度的增大而提高，當到達某一速度極限后，切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后，高速切削技術的發展經歷了以下4個階段：高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年)，高速切削的應用探索階段(1972-1978年)，高速切削實用階段(1979--1984年)，高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規的切削加工相比具有以下優點：第一，生產效率提高3～1O倍。第二，切削力降低30%以上，尤其是徑向切削分力大幅度減少，特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三，切削熱95%被切屑帶走，特別適合加工容易熱變形的零件。第四，高速切削時，機床的激振頻率遠離工藝系統的固有頻率，工作平穩，振動較小，適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現高速切削加工的關鍵技術之一，不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統形同虛設，完全不起作用。由于高速切削的切削速度快，而高速加工線速度主要受刀具限制，因為在目前機床所能達到的高速范圍內，速度越高，刀具的磨損越快。因此，高速切削對刀具材料提出了更高的要求，除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外，還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現及發展。目前常用的高速切削刀具材料有：聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C，N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。

摘要：高速切削技術因其加工效率、精度和質量高而廣泛應用于汽車模具加工。本文基于高速加工技術的特點和優勢，以高速加工時切削速度與切削溫度的變化為研究對象，分析了高速加工技術在汽車零件、覆蓋件、缸體和汽車輪轂等模具制造中的應用。

關鍵詞：模具制造；高速加工；制造效率

在現代工業制造中，模具制造已經成為汽車生產的一個重要方式，但由于模具內表面精度要求高，且制造周期較長，從而影響產品的開發，導致企業利潤下降。高速加工技術的出現，使汽車模具制造的工藝簡化，生產周期縮短使企業能夠快速適應多變的競爭環境，從而提升企業活力。相對于傳統機械加工方式高速加工技術是切削加工得到巨大提升，相同時間內金屬的切削量比傳統加工提升40%~50%，并且由于高速加工時主軸轉速快使切屑帶著大量熱，能夠使工件的熱變形變小，提高產品質量[1]。因此，高速加工技術是汽車模具制造中十分重要的生產方式。

1高速加工技術的現狀

1.1國外現狀。在二十世紀三十年代由德國科學家首先提出高速加工概念并進行實驗研究，1970年，美國LockheeedMissilesandSpace公司將高速加工技術用于實際生產。隨后，各工業大國都加強對高速加工技術的研發，使得高速主軸、快速進給系統、超硬超耐磨材料和數控系統方面取得較大進展。國外各大汽車公司現在普遍使用高速加工技術來制造汽車，以德國大眾汽車為例，大眾汽車的缸體，內飾模具以及中控臺模具等大平面加工都使用到了高速加工技術，極大的提升了大眾汽車的生產率和合格率，降低了成本，節約了能耗。瑞士Miccoli公司研發的五軸聯動高速加工中心，采用了重量高的大理石材料作為高速加工中心的機身，可以很大程度上降低生產時產生的振動，提高所加工零件的質量。德國Siemens公司也研發出整體結構呈O型的5軸高速加工中心，使高速加工出的零件的質量進一步得到提升。高速加工技術的應用，極大地促進了高速加工技術的發展，其中以美國CincinnatiMilacron所制造的HyperMach五軸加工中心為突出，其高速加工的主軸轉速已經可以達到60000r/min，最大進給速度能達到100m/min,主軸的功率高達80kW。1.2國內現狀。國內高速加工技術起步較晚，大部分企業都是依靠國外進口，并且后期投入資金較少，高速加工技術發展增長緩慢，和國外有著較大的差距[2]。我國高速加工技術有著基礎研究不足，加工工藝差等缺點，隨著二十世紀末引進國外先進高速加工中心，高速加工技術得到了快速的發展，使機械加工周期大大減少。但國內刀具企業一直使用標準化的刀具，沒有對刀具進行創新研究，雖然一直在引進一些國外先進的設備，但設備總量不夠，大部分用于生產通用的刀具生產線，因此成都工具研究所以及上海工具研究等所加強對高速加工技術的投入，對高速加工技術所需的刀具材料以及加工工藝有了較大的進展，并且已經為航空航天提供產品。高速加工技術現已經成為各大高校研究所的重要課題之一。

2高速加工技術分析

[論文關鍵詞]高速切削；設備；選擇

[論文摘要]本文通過對高速切削加工技術的優越性和巨大經濟效益的分析，全面論述了高速切削對機床設備及刀具系統的具體要求，闡述了高效率、高精度、高柔性和綠色化的高速切削加工技術是機械加工領域的發展趨勢。

1高速切削的概念

當切削速度超過被切削材料臨界切削速度時，切削溫度下降，切削抗力減小，刀具使用壽命延長。目前，主軸轉速高達60000r/min，進給速度高達90m/min，加速度達到1.7g的高速切削機床已商品化。并在航天、模具、汽車等行業的實際應用中，產生了巨大的技術經濟效益。高速切削加工不但要求切削主軸的高轉速，而且要求軸向進給的高速度和高加速度、先進的切削刀具等相關的關鍵技術。高速切削應該是可靠的高速切削。通常將切削速度和進給速度達到常規機床5～10倍的切削加工稱之為高速切削。然而，根據Salomon的高速切削理論，高速切削應為切削溫度不再隨切削速度的提高而上升，且以高切削速度、高切削精度、高進給速度與加速度為主要特征的切削加工。因此，對于不同的材料，高速切削的速度范圍是不同的。目前，常用材料的高速切削范圍：鋁合金為1000～7000m/min，碳鋼為500～2000m/min，鈦合金為i00～1000m/min。

2機床選擇

現階段，為了實現高速切削加工，一般采用高柔性的高速數控機床、加工中心，也有采用專用的高速銑、鉆床。這些設備的共同之處是：必須同時具有高速主軸系統和高速進給系統，才能實現材料切削過程的高速化。高速切削與傳統切削最大的區別是，“機床—刀具—工件”系統的動態特性對切削性能有更強的影響力。在該系統中，機床主軸的剛度、刀柄形式、刀長設定、主軸拉刀力、刀具扭力設定等，都是影響高速切削性能的重要因素。在高速切削中，材料去除率即單位時間內材料被切除的體積，通常受限于“機床—刀具—工件”工藝系統是否出現“顫振”。因此，為了滿足高速切削加工的需求，首先要提高機床動靜剛度尤其是主軸的剛度特性?，F階段高速切削之所以能夠成功，一個很關鍵的因素在于對系統動態特性問題的掌握和處理能力。為了更好地描述機床主軸的剛度特性，工程上提出新的無量綱參數一DN值，用以評價機床的主軸結構對高速切削加工的適應性。所謂DN值即“主軸直徑與每分鐘轉速之積”。新近開發的加工中心主軸DN值大都已超過100萬。為了減輕軸承的重量，還采用了比鋼制品要輕得多的陶瓷球軸承；軸承潤滑方式大都采用油氣混合潤滑方式。在高速切削加工領域，目前已開發空氣軸承和磁軸承以及由磁軸承和空氣軸承合并構成的磁氣／空氣混合主軸。在機床進給機構方面，高速切削加工所用的進給驅動機構通常都為大導程、多頭高速滾珠絲杠，滾珠采用小直徑氮化硅陶瓷球，以減少其離心力和陀螺力矩；采用空心強冷技術來減少高速滾珠絲杠運轉時由于摩擦產生溫升而造成的絲杠熱變形。近幾年來，用直線電機驅動的高速進給系統問世，這種進給方式取消了從電動機到工作臺溜板之間的一切中間機械傳動環節，實現了機床進給系統的零傳動。由于直線電機沒有任何旋轉元件，不受離心力的作用，可以大大提高進給速度。直線電機的另一大優點是行程不受限制。直線電機的次極是一段一段連續鋪在機床的床身上。次極鋪到哪里，初極工作臺就可運動到哪里，而且對整個進給系統的剛度沒有任何影響。采用高速絲杠或直線電機，能夠大大提高機床進給系統的快速響應。直線電機最高加速度可達2～10G，最大進給速度可達60～200m/min或更高。此外，機床的運動性能也將直接影響加工效率和加工精度。在模具及自由曲面的高速切削加工中，主要采用小切深大進給的加工方法。要求機床在大進給速度條件下，應具有高精度定位功能和高精度插補功能，特別是圓弧高精度插補。圓弧加工是采用立銑刀或螺紋刀具加工零部件或模具時，必不可少的加工方法。

一、切削加工進入了高速切削時代（技術篇）

在數控技術和刀具技術的共同推動下切削加工已進入了高速切削時代。近二十年切削速度提高了5至10倍，切削加工效率提高了50%到一倍。切削速度提高到一定數值后隨著切削速度的增加切削力反而下降，在更高的切削速度下工件的溫升也隨之降低?，F在新型硬質合金涂層刀具、各種超硬刀具已廣泛用于汽車、航空、航天和模具等行業各種材料的高速切削加工，包括干切削、重切削和硬切削加工，有效地提高了加工效率和產品質量。

現代加工中刀具費用只占制造成本的3%～4%，但它對總制造成本的影響卻要大得多。加工效率提高20%加工成本可降低15%，而刀具價格下降20%加工成本只能降低0.6%，刀具壽命延長一倍加工成本也只降低1.5%。計劃經濟時代有的加工企業制訂刀具消耗定額進行成本控制，甚至在高效率的進口設備上使用低性能的焊接刀具，難以發揮設備性能反而造成更大浪費。現在越來越多的人認識到：加大刀具投入進行高速切削加工，是提高加工效率和降低生產成本的有效手段。這是近年切削理念的一次進步。

幾年前國外有人預言“超硬刀具、高韌性陶瓷材料和超硬涂層是切削加工的未來”。現代汽車制造業和航空航天工業用PCD刀具銑削鋁合金的速度達到4000～7000m/min；CBN刀具精鏜鑄鐵缸孔的速度達到2000m/min，還成功地用于淬硬軋輥的粗加工；新型超硬涂層牌號的硬度達HV400O,可承受800～1100℃的高溫。隨著超硬刀具材料和涂層技術的迅速發展，高速切削將會得到更廣泛的應用。

二、切削理念的更新推動了加工效率的不斷提高（理念篇）

先進刀具有三大技術基礎：材料、涂層和結構創新。目前我國的刀具材料和涂層技術與國外還有較大差距，在使用常規加工設備的場合下，注重刀具的結構創新同樣是提高切削效率的有效和更為可行的手段。

摘要：高速切削作為機械制造中的一種基本工藝，經常被用于零件加工環節，主要具有速度高、精確性高等明顯優勢。文章以機械制造為例，首先介紹了高速切削加工的現狀，了解高速切削加工工藝特征，在此基礎上明確了高速切削的主要優勢，然后針對數控高速切削加工工藝在機械制造中的實踐展開了詳細探討。

關鍵詞：機械制造；數控高速切削；加工工藝實踐

數控高速切削目前在機械制造業得到了普遍運用，日常加工中主要借助了高速加工的基本原理，以精加工數控操作來提高機械制造效率，合理地選用道具。高速切削工藝主要通過數控編程來進行操控的，注意切削用量，以合理的速度、較高的操作工藝來進行機械切削加工制造，在應用高速切削技術的基礎上，不僅提高了機械制造速度，還將現代操作工藝的優勢得到了很好地體現。因此目前高速切削工藝在國內機械制造業得到了廣泛運用，將這種工藝用在難加工材料、復雜曲面、薄壁件等的切削加工環節，更好地發揮了高速切削工藝的優勢。

1機械制造中數控高速切削加工的現狀分析

在新時期下，難加工材料的切削環節積極運用了高速切削工藝，促進了電火花加工成型，為后期的手工研磨以及拋光等工作打下了穩定基礎。但是在實際工作中相應的操控人員沒有及時了解市場需求，沒有考慮到市場需求的多樣化，產品更新的周期縮短，現階段面臨著嚴峻的市場競爭壓力。產品的生產周期由過去的90天變為現在的20天試模，由于模具生產精度不高，無法保證產品及時上市，導致了行業的市場壓力大，不利于機械制造業的更好發展。

2關于高速切削加工工藝的解析

摘要:隨著科學技術水平的不斷提高,作為先進制造技術的重要組成部分高速切削技術在模具加工制造中已得到越來越廣泛的應用。本文結合高速切削技術的發展現狀,闡述了高速切削技術的應用及其未來趨勢。

關鍵詞:高速切削刀具;數控加工;應用

一、高速切削技術和高速切削刀具

目前,切削加工仍是機械制造行業應用廣泛的一種加工方法。其中,集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技術已經成為機械制造領域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德國的C.S~omom博士提出的,并于1931年4月發表了著名的切削速度與切削溫度的理論。該理論的核心是:在常規的切削速度范圍內,切削溫度隨著切削速度的增大而提高,當到達某一速度極限后,切削溫度隨著切削速度的提高反而降低。此后,高速切削技術的發展經歷了以下4個階段:高速切削的設想與理論探索階段(193l—l971年),高速切削的應用探索階段(1972-1978年),高速切削實用階段(1979--1984年),高速切削成熟階段(20世紀90年代至今)。高速切削加工與常規的切削加工相比具有以下優點:第一,生產效率提高3～1O倍。第二,切削力降低30%以上,尤其是徑向切削分力大幅度減少,特別有利于提高薄壁件、細長件等剛性差的零件的加工精度。第三,切削熱95%被切屑帶走,特別適合加工容易熱變形的零件。第四,高速切削時,機床的激振頻率遠離工藝系統的固有頻率,工作平穩,振動較小,適合加工精密零件。

高速切削刀具是實現高速加工技術的關鍵。刀具技術是實現高速切削加工的關鍵技術之一,不合適的刀具會使復雜、昂貴的機床或加工系統形同虛設,完全不起作用。由于高速切削的切削速度快,而高速加工線速度主要受刀具限制,因為在目前機床所能達到的高速范圍內,速度越高,刀具的磨損越快。因此,高速切削對刀具材料提出了更高的要求,除了具備普通刀具材料的一些基本性能之外,還應突出要求高速切削刀具具備高的耐熱性、抗熱沖擊性、良好的高溫力學性能及高的可靠性。高速切削技術的發展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出現及發展。目前常用的高速切削刀具材料有:聚晶金剛石(PCD)、立方氮化硼(CBN)、陶瓷、Ti(C,N)基金屬陶瓷、涂層刀具fCVD)~超細晶粒硬質合金等刀具材料。

由于現代飛機高性能的要求，其結構具有輕量化、薄壁化和整體化的特點，并且為滿足飛機裝配以骨架零件為定位基準的要求，零件須實現精確加工，作到具有較高的精度和表面質量。傳統的低速加工方法已經難以滿足現代航空制造的需要。根據國外的發展趨勢，同時結合航空制造技術發展的實際需求，應用高速切削加工技術成為現代航空制造業的必然選擇。為此，成飛近年來進行了較為深入的應用研究，已經較為成功的在薄壁結構零件加工中廣泛應用了高速切削加工技術。

高速切削加工技術

高速切削加工技術的定義

高速加工技術是指采用超硬材料的刃具，通過極大地提高切削速度和進給速度來提高材料切除率、加工精度和加工質量的現代加工技術。由于不同的加工工序、不同的工件材料有不同的切削速度范圍，因而很難就高速切削的速度范圍給定一個確定的數值。對于不同的材料，一般認為灰鑄鐵的高速切削速度是800-3000m/min、鋼件為500-2000m/min、鈦合金為100-1000m/min、鋁合金為1000-7000m/min。

高速切削，首先是高的速度，即高的主軸轉速，另一方面，又應有高的進給速度，為了提高效率，機床還要具有快速移動、快速換刀、高的主軸加速度和進給加速度，只有達到了上述標準才能稱之為高速。通常情況下，行業內將主軸轉速S>7000rpm，切削進給速度10000mm/min以上的銑削加工，稱為高速切削加工。

航空薄壁結構的定義