高速切削技術(shù)概述

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1、高速切削技術(shù)概述?2005-11-119:25:30?【文章字體：大?中?小】打印?收藏?關(guān)閉?一、高速切削技術(shù)概述1931年4月德國物理學(xué)家Carl.J.Saloman最早提出了高速切削（HighSpeedCutting）的理論，并于同年申請了專利。他指出：在常規(guī)切削速度范圍內(nèi)，切削溫度隨著切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削溫度不但不會升高反而會降低，且該切削速度VC與工件材料的種類有關(guān)。對于每一種工件材料都存在一個速度范圍，在該速度范圍內(nèi)，由于切削溫度過高，刀具材料無法承受，切削加工不可能進行。要是能越過這個速度范圍，高速切削將成為可能，從而大幅度

2、地提高生產(chǎn)效率。由于實驗條件的限制，當(dāng)時高速切削無法付諸實踐，但這個思想給后人一個非常重要的啟示。高速加工技術(shù)經(jīng)歷了理論探索，應(yīng)用探索，初步應(yīng)用和較成熟應(yīng)用等四個階段，現(xiàn)已在生產(chǎn)中得到了一定的推廣。特別是20世紀80年代以來，航空工業(yè)和模具工業(yè)的需求大大推動了高速加工的應(yīng)用。飛機零件中有大量的薄壁零件，如翼肋、長桁、框等，它們有很薄的壁和筋，加工中金屬切除率很高，容易產(chǎn)生切削變形，加工比較困難；另外，飛機制造廠方也迫切要求提高零件的加工效率，從而縮短飛機的交付時間。在模具工業(yè)和汽車工業(yè)中，模具制造是一個關(guān)鍵，縮短模具交貨周期，提高模具制造質(zhì)量，也是人們長期努力的目標。高速

3、切削無疑是解決這些問題的一條重要途徑。自20世紀90年代起，高速加工逐步在制造業(yè)中推廣應(yīng)用。目前，據(jù)統(tǒng)計，在美國和日本，大約有30％的公司已經(jīng)使用高速加工，在德國，這個比例高于40％。在飛機制造業(yè)中，高速切削已經(jīng)普遍用于零件的加工。目前高速切削已經(jīng)有了一定的應(yīng)用，但要給高速銑削下一個確切的定義還較困難，高速切削的切削速度范圍較難給出。高速切削是一個相對概念，它與加工材料、加工方式、刀具、切削參數(shù)等有很大的關(guān)系。一般認為，高速切削的切削速度是常規(guī)切削速度的5～10倍。對常用材料，一些資料給出了大致數(shù)據(jù)：鋁合金1500～5500m/min；銅合金900～5000m/min；鈦

4、合金100～1000m/min；鑄鐵750～4500m/min；鋼600～800m/min。各種材料的高速切削進給速度范圍為2～25m/min。二、高速切削技術(shù)的優(yōu)勢高速切削之所以得到工業(yè)界越來越廣泛的應(yīng)用，是因為它相對傳統(tǒng)加工具有顯著的優(yōu)越性，具體說來有以下特點：1．可提高生產(chǎn)效率高速切削加工允許使用較大的進給率，比常規(guī)切削加工提高5～10倍，單位時間材料切除率可提高3～6倍。當(dāng)加工需要大量切除金屬的零件時，可使加工時間大大減少。2．降低了切削力由于高速切削采用極淺的切削深度和窄的切削寬度，因此切削力較小，與常規(guī)切削相比，切削力至少可降低30％，參見圖1。這對于加工剛性

5、較差的零件來說可減少加工變形，使一些薄壁類精細工件的切削加工成為可能。3．提高了加工質(zhì)量因為高速旋轉(zhuǎn)時刀具切削的激勵頻率遠離工藝系統(tǒng)的固有頻率，不會造成工藝系統(tǒng)的受迫振動，保證了較好的加工狀態(tài)。由于切削深度、切削寬度和切削力都很小，使得刀具、工件變形小，保持了尺寸的精確性，也使得切削破壞層變薄，殘余應(yīng)力小，實現(xiàn)了高精度、低粗糙度加工。4．加工能耗低，節(jié)省制造資源由于單位功率的金屬切除率高、能耗低、工件的在制時間短，從而提高了能源和設(shè)備的利用率，降低了切削加工在制造系統(tǒng)資源總量中的比例，符合可持續(xù)發(fā)展的要求。5．簡化了加工工藝流程常規(guī)切削加工不能加工淬火后的材料，淬火變形必

6、須進行人工修整或通過放電加工解決。高速切削則可以直接加工淬火后的材料，在很多情況下可完全省去放電加工工序，消除了放電加工所帶來的表面硬化問題，減少或免除了人工光整加工。圖2為某模具制造中采用常規(guī)加工與高速切削加工的工序比較。三、高速銑削加工工藝安全、高效和高質(zhì)量是高速切削的主要目標。高速加工按目的分為兩種情況：以實現(xiàn)單位時間最大材料去除量為目的的高速加工和以實現(xiàn)單位時間最大加工表面積為目的的高速加工。前者用于粗加工，后者用于精加工。由于高速銑削要求切削載荷均勻，沒有劇烈的變化，因此除鋁合金和非鐵合金外，通常粗加工可采用有較高金屬切除率的常規(guī)銑削。精加工時由于余量較均勻，采

7、用高速銑削能達到很高的走刀速度，切削更多的表面積。對小的零件，從粗加工到精加工都可采用高速銑削。在粗加工后的半成品工件上，怎樣用半精加工方法獲得余量比較均勻的半成品毛坯，為精加工采用高速銑削創(chuàng)造條件；另外，在粗加工和半精加工時，如何選用刀具和設(shè)置切削參數(shù)，采用先進的走刀方法等，這些都是要考慮的重要問題。對于一個高速銑削加工任務(wù)來說，要把粗加工、半精加工和精加工作為一個整體考慮，設(shè)計出一個合理的加工方案，從總體上達到高效率和高質(zhì)量的要求，充分發(fā)揮高速切削的優(yōu)勢，這就是高速銑削工藝設(shè)計的原則。1．粗加工粗加工的目標是追求單位時間的