23《高速切削技术》教学大纲
《高速切削加工》课件
3
高速切削加工技术的新发展
高速切削加工技术的新发展是智能化、高效化、多功能化等方向的发展。
总结
1 高速切削加工的重要性
在现代先进制造业中，高速切削加工已成为最先进的加工工艺之一。
2 发展前景
高速切削加工将朝着更高精度、更稳定、更智能的方向发展。
刀具
高速切削加工用的刀具有硬质合金刀具和普通高速钢刀具。
2
夹具
用于夹紧加工件，保证加工件的位置和尺寸的准确度。
3
加工中心机床
高速切削加工的核心设备，一般配备自动换刀库，可实现多种工序的加工。
高速切削加工的原理
四角切削
四角切削是刀具在加工过程 中所受力的主要方向，也是 影响刀具切削稳定的主要因 素。
பைடு நூலகம்
机械制造
高速车削、高速铣削、高速钻削 等机械制造领域。
电子信息
如手机、笔记本电脑金属外壳、 DVD机零部件、各类光学仪器等。
高速切削加工的挑战与未来
1
超细加工
针对非金属的加工，要求精度更高，应考虑空气轴承、颤动反馈控制、非触变形 传感控制等。
2
超硬材料加工
超硬材料的加工，如石墨、硬质合金、陶瓷等，已成为高速切削加工的一个重要 领域。
精密加工
精密高速切削加工广泛应用 于航空航天、汽车、电子和 精密机械制造等领域，如模 具、光学部件、超声波探头 和燃烧室等零部件。
表面质量
高速切削加工能够获得极高 的表面质量，如挤出铝合金 管、铜合金输入输出端子， 铜轴套、石英晶体等产品的 光洁度达到镜面级。
高速切削加工的应用
航空航天
航空航天零部件，如高压涡轮叶 片、大型钛合金零件等。
加工效率高
高速切削加工速度快，可以完成 较长时间处理不完的工作。
《高速切削》课件
本PPT课件将介绍高速切削的定义、原理、分类、技术、应用、注意事项以及 未来发展，为您展示全面的高速切削知识。
什么是高速切削？
高速切削的定义
高速切削是指在高速运动下切削金属材料的加工方 法。
高速切削的优点
高速切削具有高效率、高精度和优质表面等优点。
高速切削的原理
1 原理介绍
高速切削技术的趋势 和前景
高速切削技术正朝着更高效率、 更高精度和更环保的方向发展。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
高速切削的未来发展
高速切削未来将在各行各业中得 到更广泛的应用和进一步的优化。
高速切削注意事项
1 高速切削的注意事项
高速切削过程中需注意刀具选择、润滑和安全等方面。
2 如何安全进行高速切削
安全进行高速切削需遵循正确的操作规程和戴好个人防护装备。
3 如何保证高速切削的质量
保证高速切削质量需要注意刀具磨损和加工参数等关键因素。
高速切削发展前景
高速切削的发展历程
高速切削技术经历了多年的发展 与创新。
高速切削利用切削工具对工件进行高速运动切削，实现金属材料的加工。
2 高速切削的工作过程
高速切削的工作过程包括进给运动、主轴转动和切削速度等因素。
3 高速切削的工作原理
高速切削通过防振、刀具材料和润滑等措施，提高切削效率和质量。
高速切削的分类
高速切削分类介绍
高速切削可分为铣削加工和车削 加工两种主要类型。
CNC技术在高速切削加工中起到关 键作用，实现自动化加工。
高速切削的应用
1
高速切削在现代制造中的应用
高速切削广泛应用于航空、汽车、船舶等
高速切削的优势和局限性
2
《高速切削》PPT课件
2、外表层物理力学、化学性能
(1)外表金属层的冷作硬化 指工件在加工过程中，外表层金属产生强烈的塑性变形，
使工件加工外表层的强度和硬度都有所提高的现象。
表示方法
冷硬层深度 h
硬化程度
N
硬化程度：
H N 10% 0
H0
其中： H——加工后外表层的显微硬度 H0——材料原有的显微硬度
波距与波高
波距：峰与峰或谷与谷间的距离， 以L表示；
波高：峰与谷间的高度，以H
表示。
L/H>1000时，属于宏观几何形状误差； L/H<50时，属于微观形状误差，称作外表粗糙度； L/H=50～ 1000时，称作外表波度；
纹理方向 是指外表刀纹的方向，取决于外表形成所采 用的机械加工方法。一般运动副或密封件对纹理方向有要求。
外表粗糙度的形 成和影响因素
几何因素
物理因素
两方面
一、切削加工外表粗糙度
刀尖圆弧半径
主偏角
切削残留面积的高度
副偏角 进给量
图p102
金相组织
金相组织越大，粗糙度也越大；
切削液的选用及刀具刃磨质量
机械加工中，外表粗糙度形成的原因大致可归纳为 几何因素和物理力学因素两个方面。
一、切削加工外表粗糙度
《高速切削》PPT课件
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§4.1 机械加工外表质量对零件使用性能的影响 一、机械加工外表质量的概念
高速切削技术研究
高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺，它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。
该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。
在高速切削过程中，刀具以极高的速度旋转（通常超过每分钟数千转），同时进给速度也相应提高。
这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热，从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。
此外，由于切削力的降低，高速切削还可以减少振动，进一步提高加工精度。
高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高效率：与传统切削相比，高速切削可以显著提高材料去除率，缩短加工时间。
研究表明，高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。
2.高精度：高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动，从而提高加工精度。
此外，由于切削热的影响较小，工件的热变形也得到了控制。
3.高质量表面：高速切削产生的切削热较低，这有助于减少工件的烧伤和裂纹，从而获得更好的表面质量。
4.刀具寿命延长：高速切削可以降低切削力，减少刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命。
5.节能减排：高速切削技术可以实现更高的材料去除率，从而减少能源消耗和碳排放。
然而，高速切削技术也存在一些挑战，如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。
因此，在实际应用中，需要根据具体加工需求和技术条件，合理选择切削参数和刀具，以确保高速切削技术的有效性和经济性。
总之，高速切削技术作为一种先进的制造工艺，具有高效率、高精度、高质量表面等优势，但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。
高速切削技术
高速切削技术
目前研究内容
高速切削 刀具状态 监控及工 况监测技 术 加工误差 综合动态 补偿技术 研究。
高速切削机理研 究,尤其是模具 钢等难加工材料 高速切削机理研 究。
研究 内容
干式( 准干 式)切削技 术研究。
高速切削 工艺数据 库
高速切削 刀具系列 化、标准 化研究。
高速切削技术
存在差距因素
高速切削技术 高速切削的优势
可加工难加工材料 难加工材料如高锰钢、淬硬钢、奥氏体不锈钢、复合材 料和耐磨铸铁等切削加工切削效率低，刀具寿命短。高速切 削时，切削力小，切屑变形阻力小，刀具磨损小，故可加工 一些难加工材料。 高速干切削可以实现加工过程绿色制造 高速干切削就是切削加工过程中不使用任何切削液工艺 方法，是对传统切削方式一种技术创新。它相湿切削而言， 是一种从源头上控制污染绿色切削和清洁制造工艺，它消切 削液使用对外部系统造成负面影响。目前，能实现高速干切 削工件材料有铸铁、铝合金、滚动轴承钢等。
高速切削技术
高速切削发展现状 国外
德国Darm st adt工业大学PTW所以舒尔茨教授为核心的科研小 组和日本京都大学工学研究科以垣野教授为核心的课题组均已制 出商品化的高速切削机床,在德国和日本的企业界,都分别享有较 高的声誉。 舒尔茨教授在德国政府强有力的资助下,联合18家企业,共同攻 关,从1984年到1989年,完成高速切削机床各相关硬件与软件的开 发,研究水平超过了当时居领先地位的美国。1993年,直线电机的 出现拉开了高速进给的序幕, 从而也使高速切削技术走向成熟应 用阶段。目前,PTW所研制的高速机床已在德国许多企业里应用。 垣野教授联合9家企业,于1996年研制出日本第一台商品化卧式 高速切削加工中心,该加工中心主轴转速30000r/min,最大进给速 度80m/min,加速度为2g,重复定位精度±1Lm。目前,垣野研究室研 究成果在日本企业界甚至在国际上均产生重大影响。
《高速切削加工》课件
03 高速切削加工的关键技术
高速切削加工的刀具技术
刀具材料
01
高速切削加工需要使用高硬度、高耐磨性的刀具材料，如硬质
合金、陶瓷和金刚石等。
刀具涂层技术
02
涂层技术能够提高刀具表面的硬度和耐磨性，降低摩擦系数，
提高切削效率。
刀具几何形状
03
高速切削加工需要采用特殊的刀具几何形状，如小前角、大后
角和短刀刃等，以减小切削力、切削热和刀具磨损。
在高速切削加工中，降低能耗、减少废弃 物排放和提高资源利用效率成为重要的发 展趋势，符合可持续发展的要求。
高速切削加工面临的挑战与对策
高温与热变形
高速切削加工过程中产生的高温可能导致 刀具磨损、工件热变形等问题，需采用新 型刀具材料、强化冷却技术等手段解决。
振动与稳定性
高速切削加工过程中的振动可能影响加工 精度和表面质量，应优化机床结构、提高 刚性和阻尼性能。
模具型腔加工
高速切削加工技术在模具制造业 中广泛应用于模具型腔的加工， 如注塑模、压铸模等，能够快速 准确地完成复杂型面的加工。
模具钢材料加工
高速切削加工技术能够高效地加 工各种模具钢材料，如H13、 SKD61等，提高加工效率，减少 热量的产生和材料的变形。
高速切削加工在航空航天制造业的应用
航空发动机制造
高速切削加工的工艺参数
1 2 3
切削速度
提高切削速度可以提高加工效率，但同时也需要 选择合适的刀具和材料，以避免刀具磨损和工件 热变形。
进给速度
进给速度的提高可以增加材料去除率，但过高的 进给速度可能导致刀具磨损和工件表面质量下降 。
切削深度
适当的切削深度可以提高加工效率，但过大的切 削深度可能导致刀具磨损和工件表面质量下降。
第4讲 高速切削加工技术
先进制造技术
第4讲 高速切削技术
21
先进制造技术
第4讲 高速切削技术
近年来，我国航天、航空、汽轮机、模具等制造行业引进了大量加工中 心和数控镗铣床，都不同程度地开始推广应用高速切削加工技术，其中模具 行业应用较多。 例如上海某模具厂，高速铣削高精度铝合金模具型腔，半精铣采用主轴 转速18000rpm，切削深度2mm，进给速度5m/min；精铣采用20000rpm，切 削深度0.2mm，进给速度8m/min，加工周期为6h，质量完全满足客户要求。
先进制造技术
第4讲 高速切削技术
高速加工的应用
汽车工业：采用高速数控机床和高速加工中心组成高速柔性生产线，实现 多品种、中小批量的高效生产。 模具制造：高速铣削代替传统的电火花成形加工，效率提高3-5倍。 仪器仪表：精密光学零件加工。 难加工材料 超精密微细切削加工
先进制造技术 10 1 0.1 0.01 0.001 高速切削 少量手工精修 加工时间 粗加工
先进制造技术
第4讲 高速切削技术
Salomom的理论与实验结果，引发了人们极大的兴趣，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”。
先进制造技术
第4讲 高速切削技术
我国高速切削加工技术最早应用于轿车工业，二十世纪八十年代后 期，相继从德国、美国、法国、日本等国引进了多条具有先进水平的轿 车数控自动化生产线，如从德国引进的具有九十年代中期水平的一汽大 众捷达轿车和上海大众桑塔纳轿车自动生产线，其中大量应用了高速切 削加工技术。生产线所用刀具材料以超硬刀具为主，依靠进口。 采用PCBN、Si3N4基陶瓷、金属陶瓷、TiCN涂层刀具加工高强度铸 铁件，铣削速度达2200m/min；采用PCD、超细硬质合金刀具加工硅铝 合金铸件，铣削速度为2200m/min，钻、铰削速度达80－240m/min；采 用Si3N4基陶瓷、TiCN涂层刀具加工精锻结构钢件，车削速度达200m/mi n。
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]：表1 切削速度范围被加工材料切削速度范围铝合金1000~7500m/min铜合金900~5000m/min铸铁900~5000m/min钢500~2000m/min耐热镍基合金500m/min钛合金150~1000m/min纤维增强塑料2000~9000m/min3.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。
第四讲 高速切削技术及刀具
当变形缓慢时，上述过程是等温的。开始时，塑性剪切应变 限制在材料的部分弱剪切区。在这个区里，应变硬化强化了 材料，而且应变区在材料上扩散，使切削力增加。这是传统 速度切削时切削力的情况。 然而如果切削速度足够快，使应变来不及发生，变形就只发 生在小范围内，会使切削力小于传统速度的切削力。 此即 高速切削时切削力下降的原因。
高速切削及刀具
3）突变滑移和绝热剪切： 在快速塑变过程中，局部发热产生温度梯度，最 大的温度出现在发热最大的点。如果被切削材料 应变强化速率下降，会导致切削点局部温度升高， 当下降速率等于或大于应变硬化材料的速率时， 金属将继续保持局部变形而不扩散。这个不稳定 过程导致突变条件产生，称为突变滑移。随着切 削温度的提高，达到绝热条件后，使热能量限制 在特定的滑移区。因为特定滑移区的软化，发生 附加滑移，最终得到完全剪切。
高速切削及刀具
高速切削技术的概念 高速切削的发展史；
；
高速切削的优点；
高速切削的应用； 高速切削的“软硬件”要求；
高速切削的概念与特点
高速切削技术的概念
20世纪90年代走向实际应用的先进制造技术，目前 国际上对其定义尚无统一规定;
通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣; 现阶段一般把转速10000r/min以上视为高速切削; 国外对高速切削两种表述方法：
1）形成已加工表面和切屑底面两个新生表面所需 能量 2）剪切区的剪切变形功
3）前、后刀面与切屑、工件的摩擦功 4）切削层材料经过剪切面时，由于动量改变而消 耗的功
切削热
• 产生的热：
1）高速切削时，切屑变形所消耗的能量绝大部分转变成热 形成新生表面消耗的功： 成为工件和切屑所增加的内能 剪切变形功和动量改变消耗的功： 大部分变为基本变形区的热量， 小部分形成新生表面的内能 前后刀面的摩擦功产生的热： 变为第二、三变形区的热量
先进制造技术 第2章 高速切削技术2-1
萨洛蒙在l924一1931年间，进行了一系列的高速切削实验： 在非黑色金属材料，如铝、铜和青铜上，用特大直径的刀 盘进行锯切，最高实验的切削速度曾达到14000m／min， 在各种进给速度下，使用了多达20齿的螺旋铣刀。l931年 申请了“超极限速度”专利，随后卖给了“Krupp钢与工 具制造厂”。 萨洛蒙和他的研究室实际上完成了大部分有色金属的切削 试验研究，并且推断出铸铁材料和钢材的相关曲线。 萨洛蒙理论提出了一个描述切削条件的区域或者是范围， 在这个区域内是不能进行切削的。萨洛蒙没有提出可靠的 理论解释，而且他的许多实验细节也没有人知道。
刀具磨损曲线
三、高速切削切屑形成
高速切削试验表明，工件材料及 性能对切屑形态 有决定性影响。
低硬度和高热物理性能的工件材料（铝合金、低碳钢、未 淬硬钢等）易形成连续带状切屑。 高硬度和低热物理性能的工件材料（钛合金钢、未淬硬钢 等）易形成锯齿状切屑。
切削速度对切屑形态有重要影响。对钛合金，在 （1.5~4800)m/min的切削速度范围内形成锯齿状 切屑，随切削速度的增加，锯齿程度（锯齿的齿 距）在增加，直至成为分离的单元切屑。
不同切削速度下车削45钢件的切削形态。
一方面，切削速度增加，应变速度加大，导致脆 性增加，易于形成锯齿状切屑；另一方面，切削 速度增加，切屑温度增加，导致脆性降低，不易 形成锯齿状切屑；
绝热剪切理论（Adiabatic Shear Theory) 周期脆性断裂理论（Periodic brittle fracture theoty）
萨洛蒙（Salomon）曲线
1600
切削温度/℃
钢
1200
青铜
铸铁 硬质合金980℃ Stelite合金850℃ 高速钢650℃ 碳素工具钢450℃
高速切削加工技术
高速切削的适用性
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。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。
(1)CAM系统应具有很高的计算编程速度
高速加工中采用非常小的切给量与切深，故高速加工的NC程序比对传统数控加工程序要大得多，因而要求计 算速度要快，要方便节约刀具轨迹编辑，优化编程的时间。
(2)全程自动防过切处理能力及自动刀柄干涉检查能力
高速加工以传统加工近10倍的切削速度进行加工，一旦发生过切对机床、产品和刀具将产生灾难性的后果， 所以要求其CAM系统必须具有全程自动防过切处理的能力。高速加工的重要特征之一就是能够使用较小直径的刀 具，加工模具的细节结构。系统能够自动提示最短夹持刀具长度，并自动进行刀具干涉检查。
如此看来，主轴转速为10～r/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～r/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～r/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r/min、r/min、r/min和r/min的机床，尽力提高 进给量(～mm/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。
《高速切削》课件
高速切削技术面临的挑战
高成本
高速切削技术需要高精度 和高性能的机床、刀具等 设备，成本较高。
技术门槛高
高速切削技术需要操作者 具备较高的技能水平和经 验，技术门槛较高。
加工过程不稳定
高速切削过程中的振动、 热变形等因素可能导致加 工过程不稳定，影响加工 精度和表面质量。
高速切削技术的发展前景
广泛应用
高速切削过程中产生的热量较 少，减少了工件的热变形和热 损伤，有利于加工质量的稳定 。
适合难加工材料
对于一些硬、韧、耐磨等难加 工材料，高速切削可以有效地
提高切削效率和加工质量。
高速切削的应用领域
航空航天
汽车制造
高速切削在航空航天领域广泛应用于加工 高强度、轻质材料，如钛合金和复合材料 等。
汽车制造过程中需要大量切削加工，高速 切削可以提高生产效率和加工质量，尤其 在汽车零部件的制造中得到广泛应用。
02
高速切削通常采用非常锋利的刀 具，并在高转速的机床条件下进 行加工，以实现高效率、高质量 的切削。
高速切削的特点
高效率
高速切削的切削速度远高于常 规切削，因此可以在短时间内 完成大量切削，提高生产效率
。
高质量
高速切削产生的切削力较小， 减少了工件的变形和振动，提 高了加工精度和表面质量。
减少热影响
高速切削时，应使用高质量的刀具和合适的切削液，以减小刀具磨损和提高加工精 度。
CHAPTER 03
高速切削的关键技术
高速切削的刀具技术
刀具材料
选用高硬度、高耐磨性的刀具材 料，如硬质合金、陶瓷和金刚石 等，以提高刀具的耐用度和切削
效率。
刀具几何形状
设计合理的刀具几何形状，如采用 较大的前角和后角，以减小切削力 和切削热，提高刀具的切削性能。
先进制造技术 高速切削
先进制造技术
三. 高速切削加工关键技术
直线电机直接驱动的优点是：
① 控制特性好、增益大、滞动小，在高速运动中保持较高位移精度； ② 高运动速度，因为是直接驱动，最大进给速度可高达100～180m/min； ③ 高加速度，由于结构简单、质量轻，可实现的最大加速度高达2～10g ④ 无限运动长度； ⑤ 定位精度和跟踪精度高，以光栅尺为定位测量元件，采用闭环反馈控 制系统，工作台的定位精度高达0.1～0.01µm； ⑥ 起动推力大(可达12 000N)； ⑦ 由于无传动环节，因而无摩擦、无往返程空隙，且运动平稳；⑧有较 大的静、动态刚度。
先进制造技术
一. 高速切削的概念和基本原理
6. 高速切削的加工工艺方法
目前高速切削工艺主要在车削和铣削，各类高速切削机床的 发展将使高速切削工艺范围进一步扩大，从粗加工到精加工， 从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、磨削等。 随着市场竞争的进一步加剧，世界各国的制造业都将更加积 极地应用高速切削技术完成高效高精度生产。
先进制造技术
三. 高速切削加工关键技术
三. 高速切削加工关键技术
1. 高速主轴系统
高速主轴系统是高速切削技术最重要的关键技术之一。目前主轴 转速在 15000-30000rpm 的加工中心越来越普及，已经有转速高达 100000-150000rpm的加工中心。高速主轴由于转速极高，主轴零件 在离心力作用下产生振动和变形，高速运转摩擦热和大功率内装电 机产生的热会引起热变形和高温，所以必须严格控制，为此对高速 主轴提出如下性能要求：(1) 要求结构紧凑、重量轻、惯性小、可 避免振动和噪音和良好的起、停性能；(2) 足够的刚性和高的回转 精度；(3) 良好的热稳定性；(4) 大功率；(5) 先进的润滑和冷却系统 ；(6) 可靠的主轴监测系统。
高速切削加工技术
在通用机械制造业中，高速切 削加工技术广泛应用于机床、 泵阀、压缩机和液压传动装置 等产品的制造。
05
高速切削加工技术的发 展趋势与挑战
高效稳定的高速切削技术
高效稳定的高速切削技术是未来发展 的关键，需要不断提高切削速度和加 工效率，同时保持加工过程的稳定性 和可靠性。
高效稳定的切削技术还需要不断优化 切削参数和刀具设计，以适应不同材 料和加工需求的挑战。
高速切削工艺技术
切削参数选择
根据不同的加工材料和切削条件， 选择合适的切削速度、进给速度 和切削深度等参数，以实现高效
切削和高质量加工。
切削液使用
合理选用切削液，如乳化液、极 压切削油等，以提高切削效率和 工件表面质量，同时减少刀具磨
损和热量产生。
加工路径规划
采用合理的加工路径和顺序，以 减少空行程和换刀次数，提高加
高效稳定的切削技术需要解决切削过 程中的振动和热变形问题，提高加工 精度和表面质量。
高性能刀具材料的研发
高性能刀具材料是实现高速切削 的关键因素之一，需要具备高硬 度、高强度、高耐磨性和良好的
抗热震性等特点。
研发新型高性能刀具材料，如超 硬材料、陶瓷材料等，能够提高 切削速度和加工效率，同时减少
刀具磨损和破损。
改善加工质量
01
高速切削加工技术能够减少切削 力，降低切削热，从而减小了工 件的热变形和残余应力，提高了 加工精度和表面质量。
02
由于切削力减小，工件不易产生 振动，减少了振纹和表面粗糙度 ，进一步提高了加工质量。
降低加工成本
高速切削加工技术能够显著提高加工效率，缩短了加工周期，从而降低了单件成 本。
高速切削加工技术
目 录
• 高速切削加工技术概述 • 高速切削加工技术的优势 • 高速切削加工的关键技术 • 高速切削加工的实践应用 • 高速切削加工技术的发展趋势与挑战 • 高速切削加工技术的未来展望
数控加工工艺学第8章高速切削工艺
冷却润滑优化
采用高效冷却润滑剂，减少切削热和 摩擦，降低刀具磨损和工件热变形。
高速切削的实践案例
1 2
航空制造领域
在航空制造领域，高速切削技术广泛应用于加工 飞机零部件，如发动机叶片和机身结构件等。
数控加工工艺学第8章高速切削工 艺
目录
• 高速切削工艺概述 • 高速切削的原理与技术 • 高速切削的材料与刀具 • 高速切削的机床与设备 • 高速切削的工艺优化与实践
01 高速切削工艺概述
高速切削的定义与特点
高速切削定义
高速切削是一种在极短时间内完 成高精度加工的方法，通过高转 速和高进给速度实现高效加工。
钟）。
根据布局形式
高速切削机床可分为立式机床、 卧式机床、龙门式机床等。
根据功能
高速切削机床可分为铣削机床、 车削机床、钻孔机床等。
高速切削机床的应用
难加工材料
01
高速切削机床适用于加工各种难加工材料，如高硬度、高强度、
高耐磨性的材料。
薄壁件和细长件
02
高速切削机床能够快速去除材料，减少工件变形，适用于加工
根据切削速度、进给量等 参数选择合适的刀具材料。
根据加工要求选择
根据加工精度、表面质量 等要求选择合适的刀具材 料。
04 高速切削的机床与设备
高速切削机床的特点
高转速
高速切削机床的主轴转速非常高，通常在10,000100,000转/分钟之间，甚至更高。
大功率
高速切削机床需要大功率来提供高切削速度和高进给速 度。
ABCD
高动态性能
高速切削机床的动态性能优异，能够快速响应加减速， 确保加工过程的稳定性和精度。
高速切削技术基础与应用说明书
图书基本信息书名：《高速切削技术基础与应用》13位ISBN编号：978754781300310位ISBN编号：7547813003出版时间：2012-10出版社：陈明、安庆龙、 刘志强 上海科学技术出版社 (2012-10出版)页数：373版权说明：本站所提供下载的PDF图书仅提供预览和简介以及在线试读，请支持正版图书。
更多资源请访问：内容概要陈明、安庆龙、刘志强编著的《高速切削技术基础与应用》结合上海交通大学切削磨削与刀具研究基地近年来在高速切削方面所开展的理论研究和应用技术研究成果，系统讲述了高速切削技术基础与工艺应用。
本书分为基础篇和应用篇。
基础篇内容从理论与实验相结合角度阐述，主要包括：总论、切屑形成机理、高速切削力一热耦合建模、加工表面完整性、高速切削刀具磨损机理、高速切削动力学；应用篇内容力求从实际应用产品出发，突出实用性，主要包括：高速硬切削技术、高速切削数据库技术、高速切削冷却润滑技术、航空典型结构件高速加工工艺、高温合金航空发动机整体叶轮高速加工工艺、能源装备典型构件高速加工工艺、重型机车内燃机典型零件高速加工工艺、汽车发动机典型构件高速加工工艺。
《高速切削技术基础与应用》主要面向机械制造专业的研究生，以及机械制造行业的科研人员和工程技术人员。
书籍目录第1篇 基础篇第1章 总论第2章 切屑形成机理第3章 高速切削力-热耦合建模第4章 加工表面完整性第5章 高速切削刀具磨损机理第6章 高速切削动力学 第2篇 应用篇第7章 高速硬切削技术第8章 高速切削数据库技术第9章 高速切削冷却润滑技术第10章 航空典型结构件高速加工工艺第11章 高温合金航空发动机整体叶轮高速加工工艺第12章 能源装备典型构件高速加工工艺第13章 重型机车内燃机典型零件高速加工工艺第14章 汽车发动机典型构件高速加工工艺编辑推荐陈明、安庆龙、刘志强编著的《高速切削技术基础与应用》内容主要来源于上海交通大学切削磨削与刀具研究基地近年来在高速切削方面所开展的理论研究和应用技术研究成果。
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《高速切削技术》课程教学大纲
课程代码：010142039
课程英文名称：High Speed Machining Technology
课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0
适用专业：机械设计制造及其自动化
大纲编写（修订）时间：2010.7
一、大纲使用说明
（一）课程的地位及教学目标
高速切削技术是现代先进制造技术领域重要研究方向，本课程目的是使学生了解目前高速切削技术的发展现状及主要相关技术。
通过学习该课程，掌握高速切削的基本知识，了解高速切削的基本原理，能够较快的掌握其相关的研究方法和途径，有利于学生把此技术灵活应用到实际生产中。
（二）知识、能力及技能方面的基本要求
1. 学生要掌握常规金属切削原理的基础知识，掌握常规切削参数选择的基本原则，了解常用刀具的类型及结构特点。
2. 通过工艺课的学习，掌握常规机械制造工艺的编排和制定。
了解在常规机械加工过程中易出现的各种问题，如影响切削力、切削热和切削温度的原因；影响零件加工质量和加工效率的因素等。
3. 掌握现代加工机床和加工中心的基本知识。
（三）实施说明
本课程是机械制造专业的专业选修课，讲述方式以多媒体为主。
主要内容包括高速切削技术的概念、发展历史和现状、高速切削机理、高速切削机床、高速电主轴；高速切削刀具等。
另外，高速车铣技术作为高速切削技术的一个重要加工方法，其基本的加工原理在本课程中也得到了详细讲述。
（四）对先修课的要求
《机械制造技术基础》、《机械制造装备设计》
（五）对习题课、实践环节的要求
以各章节为单元布置平时作业，使学生消化和巩固所学知识。
（六）课程考核方式
1、考核方式：考查
2、考试目标：通过检索文献撰写小论文，考查学生对高速切削领域相关知识了解的程度
3、成绩构成：小论文成绩+平时成绩，综合评定。
（七）参考书目:
《高速切削技术及应用》，张伯霖主编，机械工业出版社，1999
《高速切削加工技术》，艾兴编著，国防工业出版社，2003
《车铣原理》，贾春德，姜增辉著，国防工业出版社，2003
二、中文摘要
这门课程介绍了高速切削技术的发展及应用，阐述了高速切削技术的基本原理和相关技术，对高速切削机床的主要功能部件进行了详细的介绍。
课程还介绍了高速车铣复合加工技术的发展和现状，并对车铣加工的基本原理进行了详细介绍。
三、课程学时分配表
四、教学内容及基本要求
第1部分高速切削概述
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
高速切削的发展历史和技术特征。
第2部分高速切削基础理论
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
高速切削基础理论研究的发展和现状。
重点:
Salomon曲线的来历和意义。
难点：
绝热剪切现象。
第3部分高速切削机床和加工中心
总学时(单位：学时):4 讲课:4 实验:0 上机:0
第3.1部分高速切削对加工中心的要求（讲课2学时）
具体内容:
高速切削对机床进给速度、加速度的要求；高速切削对机床床身材料、结构的要求。
重点:
从加工需求出发阐述高速切削对加工中心的要求
第3.2部分高速加工中心的主要特征（讲课2学时）
具体内容:
高速切削机床的总体布局分类及各自的特点。
重点:
加速度设计理念对高速加工中心结构的影响。
难点:
理解进给加速度高速加工机床的重要性。
习题:
查找一种典型高速加工中心的结构及主要参数。
第4部分高速主轴系统和电主轴
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
电主轴的典型结构；电主轴主要技术参数；主轴润滑技术；主轴轴承的选择。
重点:
电主轴的典型结构；主轴轴承的选择。
难点：
电主轴的内部结构分析。
第5部分高速机床的进给系统
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
高速滚珠丝杠副传动系统；直线电机进给驱动系统。
重点:
高速滚珠丝杠的结构；直线电机的结构。
难点：
直线电机总体方案的设计。
第6部分高速切削刀具及其与机床的接口技术
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
高速切削对刀具的特殊要求；HSK刀柄的主要类型及特点。
重点：
高速切削的主要刀具材料及各自特点。
难点：
HSK刀柄的工作原理。
第7部分高速车铣技术
总学时(单位：学时):2 讲课:2 实验:0 上机:0
具体内容:
车铣加工原理；高速车铣的技术优势
重点：
车铣加工工艺参数选择。
难点：
车铣加工表面形成原理。
编写人：姜增辉
审核人：李兴山
批准人：丁茹。