高速切削加工技术在数控机床中的应用
高速切削刀具在数控加工中的应用
高速切削刀具在数控加工中的应用摘要：高速切削刀具在数控加工的过程中存在一定的技术优势，但是受技术和操作行为的影响仍然有着许多加工问题，必须要进行全面的可靠性分析，保证数控的模块化控制分析，实现数控加工技术的全面推广。
本文从制造业的发展现状出发，分析了高速切削刀具的优势所在，总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题，并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施，为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。
关键词：高速切削刀具数控应用中图分类号：tg659 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2012）08（c）-0103-0121世纪机械制造业的竞争，其实质是数控技术的竞争，这种竞争是全方位的，我国的数控加工技术起步虽晚，但是其发展前景广阔。
数控加工不但可以满足模具高精度制造的要求和形状的复杂变化；还能进行高速切削，提高生产效率、提高产品的竞争力。
本文从制造业的发展现状出发，分析了高速切削刀具的优势所在，总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题，并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施，为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。
1 高速切削刀具的优势机械加工发展总趋势高效率、高精度、高柔性强化环境意识。
机械加工领域，切（磨）削加工应用最广泛加工方法。
高速切削切削加工发展方向，已成为切削加工主流。
随着技术的发展，对工程材料提出了愈来愈高的要求，各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料愈来愈多地被采用。
高速切削除了要求刀具材料具备普通刀具材料的一些基本性能之外，还突出要求刀具材料具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。
而更为理想的刀具优势则要考虑到不同刀具的不同加工优势1。
例如：硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性，但由于较低的硬度和较差的高温稳定性，使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。
而如果进行了细晶粒和超细晶粒产品优化后，就可以使得其打磨加工的情况更为理想，获得更好地产品加工应用能力。
数控高速切削加工技术的发展与应用研究
试论数控高速切削加工技术的发展与应用研究摘要：在当前社会发展过程中，人们对各个加工技术措施和加工效率要求不断的提高，这就要求加工企业在工作的过程中要不断的对加工设备进行更新，保证其能够符合当前社会发展的要求。
本文系统介绍了数控高速切削加工的基础理论及发展过程,通过对其在生产过程中各种加工方式和加工措施进行分析，总结其在工作中的关键所在，为其日后发展中需要的技术和研究方向奠定基础依据。
关键词：高速切削;关键技术;应用研究数控高速切削技术是随着当前社会技术发展中逐步实现的发展技术措施，是提高加工效率和加工质量的先进制造技术之一。
在当前社会技术日益发展与完善的过程中，各种相关技术的研究已成为国内外先进制造技术领域重要的研究方向，更是当前社会日益进步中的主要趋势所在。
我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，在加工企业生产和工作的过程中要利用各种技术手段保证其工作效率的提高，否则在新一轮国际产业结构调整中，使得其市场竞争力落后，造成在企业生产中的效益降低，因此在当前，研究各种先进的加工理论与加工工艺已成为当前不可避免的企业发展趋势。
1、数控高速切削加工的含义高速切削理论由德国物理学家在上世纪三十年代初提出的。
他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。
随着社会发展中，对制造业要求的不断提高，高速切削加工逐步的被应用在各个加工企业和加工生产当中，更是被诸多单位广泛的重视。
在此理论基础上逐渐形成了数控高速切削技术研究领域，使得其在生产的过程中能够有效的保证加工产品的质量和加工效益，是各个企业生产和加工过程中主要探索的目标和追求方向。
加工中心机床特点及应用范围
加工中心机床特点及应用范围加工中心机床是一种高效、高精度、多功能的数控机床，主要应用于金属、非金属等各种材料的精密加工。
它具有以下几个特点：1. 高速高效。
加工中心机床采用了高速切削技术，在加工过程中能够实现高速、高精度和高效的操作。
2. 多功能。
加工中心机床不仅能够进行铣削加工，还可以进行钻孔、螺纹加工等各种加工工艺。
3. 自动化程度高。
加工中心机床采用数控技术，能够实现自动化加工操作，大大提高了生产效率。
4. 精度高。
加工中心机床采用先进的加工技术和精密的测量设备，能够实现高精度的加工操作。
加工中心机床在机械制造、航空航天、汽车制造、电子器件、医疗设备等领域有着广泛的应用范围。
以下是其应用范围的详细介绍：1. 机械制造领域。
加工中心机床在机械制造领域的应用较为广泛，可以用于各种机械零件的加工，如轴承、齿轮、机床零件等。
2. 航空航天领域。
加工中心机床在航空航天领域的应用也比较广泛，可以用于制造飞机、火箭等各种航空器件。
3. 汽车制造领域。
加工中心机床在汽车制造领域也有着广泛的应用，可以用于制造发动机、车轮、刹车片等各种汽车零部件。
4. 电子器件领域。
加工中心机床可以用于制造电子器件零部件，如手机、电视、计算机等各种电子设备中的零件。
5. 医疗设备领域。
加工中心机床可以用于制造医疗设备零部件，如手术器械、人工关节等。
综上所述，加工中心机床的特点是高速高效、多功能、自动化程度高和精度高，应用范围广泛，适用于各种材料的精密加工，可以提高生产效率和产品质量，受到各个领域的广泛关注和应用。
高速切削刀具在数控加工中的应用
科 技 创 新
高速切 削刀具在数控加工中的应用
刘 ห้องสมุดไป่ตู้ 花
（ 湖南省衡 阳市衡 阳技师 学院 ， 湖南 衡 阳 ４ ２ １ １ ０ １ ）
摘 要： 随着科 学技 术 水平 的 不 断提 高 ， 作 为先 进 制造 技 术 的 重要 组 成 部 分 高速 切 削技 术在 模 具加 工制 造 中 已得 到 越 来越 广 泛 的 应 用 。文章 结 合 高速 切 削技 术 的发 展 现状 ， 阐述 了高速 切 削技 术 的应 用及 其 未 来趋 势 。 关键词： 高速 切 削ａ － ｇ ． － ； 数控 加 工 ； 发展 趋 势 ； 应 用 前景 景， 目前 已引 起世 界 各 国 的重 视 。 １高速 切削 技 术 和高 速 切削 刀具 随 着科 学技 术 的 不 断变 化 发展 ， 很 多先 进 的制 造 技 术 不 断 的应 ２ ． ４涂 层 刀 具 用于机械制造设计 中， 一种低成本 ， 高效率 ， 高精度的高速切削技术 传统 的涂 层 刀 具经 历 了 一个 由简单 到 复 杂的 生 产工 艺 流程 。 随 被广 泛 的应 用 ， 如 今 成为 机 械制 造 的 主要 技术 手 段 。 着时代的快速的发展 ， 这种 刀具在使用上得到了明显 的增强。然而 “ 高 速 切 削” 的概 念最 早 是 由德 国人 提 出来 的 ， 它 的核 心 就 是在 在 硬 质涂 层 刀 具 中 ， Ｔ ｉ Ｎ技 术 被广 泛 的应 用 。 金属 陶瓷 的硬 度 和红 硬 性 高于 硬 质 合金 而低 于 陶瓷 材 料 ， 横向 通 常情 况 下 ， 切 削 的温 度 会 随 着 速 度 的加 快 而 不 断 的升 高 ， 当速 度 达到最大值 的时候 ， 此时温度就会在此时随着速度而慢慢 降低 。它 断裂 强 度 大 于 陶 瓷 材料 而小 于硬 质 合 金 ，化 学 稳 定 性 和 抗 氧 化 性 与 以往 的切 削技 术相 比较 ， 存 在很 多 的优 势 。如 ： （ １ ） 大大 提 高 了生 好 ， 耐剥离磨损 ， 耐氧化和扩散 ， 具有较低 的粘结倾 向和较高的刀刃 产效 率 ， 降 低 了成 本 ， 是传 统 切 削技 术 的 ３ ～ １ ０ 倍。 （ ２ ） 作 用力 不 在集 强 度 。 ３高 速 切 削刀 具 的具 体 应用 情 况 中， 从 而使 受 力均 匀 ， 这样 不 仅 仅 有 利 于提 高 薄 壁件 、 细 长件 等 刚 性 差 的零 件 的 加工 精 度 ， 而且 可 以使 机 械 长久 的 使用 不 被损 坏 。 （ ３ ） 与 硬 质合 金 刀具 虽 然具 备 很 好 的抗 拉 强 度 和断 裂 性 能 ， 但 由 于其 以往相比 ，它更适合加工容易受热变形 的零件 ，因在受热的时候 抗热性很差， 在高速切削 中受到 了一定的限制 。 因此在使用过程 中， ９ ５ ％热都会被切 屑带走。（ ４ ） 因高速切削振动小 ， 且与传统的工艺相 要将硬质 中的晶粒进行细化 ， 使其尺寸变小 ， 可以均匀 的分布 在硬 质相的周围 ， 这 样 不仅 仅 提 高 了硬 质合 金 的使 用 性 能 ， 更 加 提 高 了 比， 频率 比较 固定 ， 因此 比较适合加工精密零件 。 随着 “ 高 速切 削 ” 概 念 的提 出 ， 它 对 刀具 也 提 出 了更 高 的要 求 。 其硬度和耐磨 ， 为此可以广泛的使用于硬切削中。其实 ， 严格来讲 ， 更 加具 备 良好 的 刀具技术作为高速切削技术的关键技术 ， 必须保证刀具除了具备基 最 理想 的刀具 材 料 不仅 仅有 很 好 的 硬度 和 耐 磨性 ， 本 的性 能 之 外 ， 还要 具 备很 高 的耐 热性 能 ， 抗 高 温性 ， 优 秀 的 高温 力 化学亲和力 ， 好 的传热性能和机械性能等。达到高速切 削的严格施 学 性 能及 其 可靠 性 。严 格 来讲 ， 高 速切 削 技 术 的发 展 是 在 超硬 刀 具 工 工艺 的要求 。 陶器刀具和金属陶瓷刀具在严格意义上讲 ， 是有区别 的。虽然 材料出现之后而发展起来 的。在机床机械中， 如果大量的采用这种 技术 ， 那 么 就需 要 使 用 合 格 的 刀具 ， 否 则 不仅 会 影 响工 作 效 率 还 会 他们同时被应用 于高速切削过程中 ，但是 由于各 自的受力情况不 对 刀 具产 生 大 量 的磨 损 ，对 于 机床 数 控 加 工 而言 也 是 毫无 意 义 的 。 同， 因此在 机 械设 备 中都有 不 同程 度 的损 伤 。 虽然 都 有 缺点 ， 不 被 广 目前 常用 的高速切 削刀具材料有 ： 聚晶金刚石（ Ｐ Ｃ Ｄ ） 、 立方氮化 硼 泛的使用 。 但是在切削时， 有些要求平稳性能高的刀具进行切削 ， 此 （ Ｃ Ｂ Ｎ ） 、 陶瓷、 Ｔ ｉ （ Ｃ， Ｎ ） 基 金属 陶瓷 、 涂层 刀 具 一 超 细 晶粒 硬 质 合 金 等 刀 时就要 采 用 陶 瓷刀 具 ， 为 了更 加 符 合机 械 设 备 的施 工 要 求 。减 少 切 具材 料 。 削 时 的难 度 ， 这 样 做 的害 处 就是 大 大 提 高 了工作 效率 ， 降 低 了失 误 ２ 高速 切 削 刀具 的 发展 情 况 率 带 来 的严 重 后果 。 然 而金 属 陶瓷 刀 具 因为 具有 很 强 的断 裂性 能 所 ２ ． １金 刚石 刀 具材 料 以在续 切 工 艺 中被 广泛 的应用 。 金 刚石 刀 具 分为 两种 ： 一 种 是 纯天 然 的 ； 另 外一 种是 人 造 的 。 因 ４ 结 束语 纯 天 然 的价 格 比较 昂贵 ， 切 加 工 起来 比较 麻 烦 ， 所 以 只 在很 少 的 机 高速切削加工工艺的出现改变 了以往传式的切削模式 ， 在很大 械加 工 中被使 用 。但 随 着科 技 的不 断变 化 发 展 ， 近 年来 将 很 多 技术 程度上大大提高了工作效率 ， 因为切割 的速度 比较快 ， 传导性能 比 工艺与金刚石 的开采技术融为一体 。 使天然的金刚石刀具在制作由 较 优 越 ， 大 大缩 短 了工 作 时 间 ， 同时， 它可 以根 据不 同 的施 工 工艺 采 复杂变得 简单 ， 同时因为其 自身 的独特优 势 ， 如： 硬度高 ， 抗 压抗 热 取不 同切 削方 式 。同时 ， 由于加 工 产生 热 量 的 ７ ０ ％～ ８ Ｏ ％都 集 中在切 而切屑的去除速度很快 ， 传导到工件上的热量大大减少 ， 提高 性能好 ， 导热快 ， 耐磨性好等优点 ， 因此被广泛的应用于高速切削的 屑上 ， 机床数控 中。 因加工效率得到了大大的提高 ， 精度也越来越标准 ， 所 了加工精度 。 高速切削加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加 优 点 主要 在 于 ： 提 高生 产 效 率 ； 提 高 加 工 以在要 求 高 的切 削 技术 中 ， 金 刚 石 发挥 了 巨大 的作 用 。人造 金 刚 石 工效 率 所必 不 可 少 的技 术 ， 分 为 三种 ： 聚 晶金 刚石 （ Ｐ Ｃ Ｏ） 、 化 学气 相 沉 积金 刚 石 （ Ｃ Ｖ Ｏ ） 和 高温 人 精 度 和 表 面质 量 ； 降低 切 削 阻力 。 工合成的单晶金 刚石 。Ｐ Ｃ Ｄ和单 晶金 刚石是高效精密加工有色金 高速切削技术 的问世改变了人对传统切削加工的思维 和方式 ， 极 大提 高 了加 工 效率 和 加工 质 量 。而高 速 切 削 与模 具 加 工 的结 合 ， 属、 陶瓷 、 玻璃 、 石 墨 等 非金 属 材料 最 佳 的刀 具 。 ２ ． ２立 方 氮化 硼 刀 具材 料 改 变 了传 统模 具 加 工 的工 序流 程 。 高 速 切 削刀 具作 为 高 速切 削 技术 与金 刚石 比较 ， 立 方氮 化 硼 刀 具是 人 工 合 成 的一 种 材 料 。其 制 的 关 键 ， 随 着 技 术 的 不断 完 善 ， 将 为 模 具 制 造 带 来 一 次 全 新 的 技 术 作工艺和金刚石的类似 ， 但是就硬度而言却是仅 次于金刚石的一种 革 新 。 超 硬 质材 料 。同样 具备 高 强度 ， 高 稳 定性 ， 高化 学稳 定 性 等性 能 。 在 目前 被广 泛 的 应用 于 钢材 质 的 切削 中。 因氧 化 温 度 高达 １ ３ ６ ０ ￣， 与 钢铁 材料 有 着 很好 的相 容性 ，且这 种 刀 具是 以烧 结 体 形式 存 在 的 ， 具有极高的耐磨性是一种很好的刀具材质。还有一种刀具 ， 在 国内 外都被认可的一种硬态刀具模式 。 这种刀具材料是在高温加热的情况下添加一种催化剂转化而 成的。 它 的优点就是稳定性高于金刚石 。 适用于在加工热的硬度材 料的时候使用 。 不仅仅耐高温耐热耐磨性好， 而且相 比较铁而言， 其 惰性也 比较大 。在未来的发展 中， 将取代难 以满足高速切削黑色等 金属 ， 又或 是 难 以加 工 的 ， 切 削 的 刀具 材 料 。它 主 要 用 于 加 工 淬 硬
FANUC数控系统在高速切削中的应用
摘 要 ： 影响 高速切 削的 因素进行 了分析 ， 对 以典 型案例介 绍 了 Ｆ ＡＮＵＣ数控 系统 中 高速 加 工 功 能 ， 从 而给 出了数 控 系统 在 高速 加 工 中 的一 般 调 整 办
法。
得 到 了普 及 ， 式成 为切 削加工 中主 要技术 手段 。 正
实 际上 ， 高速切 削技术 是在 机床 结构及 材料 、 机
插补 过 程 中， 由于 这 种 自动 Ｊ ／ 速 过 程 ， 际 的 刀 ｍ减 实
具 路 径可 能会对 指定 的 圆弧带来 一定 的误差 。 １ ３ 预读控 制 （ ８ Ｇ５ １ ． Ｇ０ 。 ． ） 借 助该 功能 ， 以预先读 取一 个程序 段 ， 可 以实现
能越过 这个“ 死谷 ” 在高 速 区工作 ， 可能 用现 有刀 ， 有
之 上综 合 而成 的叫 。它 是一 个 复 杂 的 系统 工 程 ， 涉 及 机床 、 刀具 、 工件 、 工 工 艺 过程 参 数 及 切削 机理 加
等 方面 。
ｔ ｒ ｆｈ ｇ ｐ ｅ ｕ ｔｎ ｎ ｎ ｒ ｄ ｎ ｈ ｉ ｈ— ｏ ｓｏ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｃ ｔｉ ｇ ａ ｄ ｉ ｔ ｕ ｉ ｇ ｔ ｅ ｈ ｇ
ｓ ｅ ｄ ｍａ ｈ ｎ ｎｇ ｆ ｃ ｉ ｎ ｆ ｈｅ ｐ ｅ ｃ ｉ ｉ ｕｎ ｔｏ ｏ ｔ ＦＡＮ ＵＣ ＣＮＣ ．
１ Ｆ ＡＮＵＣ ０ ｉ系统 的 高速 切 削功 能
１ １ 自动拐 角减速 功能 ．
ｔ ｉ ａ ｔｃｅｇ ｖ ｓｔ ｅＣＮＣ ｓ ｓｅ ｉ ｅ ｅ ａ ｄｕ ｔ ｈ ｓ ｒｉｌ ｉｅ ｈ ｙ ｔｍ ｎｇ ｎ ｒ ｌ ｊ ｓ — ａ
（ ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｆＥ ｅ ｔｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｉ ｅ ｒｎ ， ａ ｇ ｈ ａ ｃ ， ｉｎ ｓ ｄｏ ａ ｄ ＴＶ ｉｅ ｓｔ ， ｈ ｎ ｓ ｕ ２ ５ ０ ， ｉ ａ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｌ ｃ ｒ ｍｅ ｈ ｎｃ ｌＥ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ Ｃｈ ｎ ｓ ｕ Ｂｒ ｎ ｈ Ｊ ａ ｇ ｕ Ｒａ ｉ ｎ ｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ Ｃ ａ ｇ ｈ １ ５ ０ Ｃｈ ｎ ）
数控机床中高速切削加工技术的应用分析
文 献标识 码 ： ｈ
文章编 号 ： １ ６ ７ １ － ７ ５ ９ ７（ ２ ０ １ ３ ）２ ０ － ０ ０ １ ６ － ０ １
位， 对 高速 主轴 的 负载 容 量 和寿 命产 生 直接 影 响 。 因此 ， 增 强 机床 主 轴 结构 性能 可 有效 优 化机 床 整体 性 能 ， 提 高生 产率 。 所 以在 高速切 削系 统 中 ， 须配 备 能移动迅 速 、 定位精 确 的进给 系统 。 面对 高性 能进给 系统 ， 机床 导轨 及工作 台结 构面 临更 大 的挑 战 。 ２ ． ４ 数控 高速切 削工 艺
产 生 的热及 切 削产 生 的力 度 的变 化 ， 导 致 刀具 受到 磨 损 ， 进 而
影 响工 具加 工表 面 。对 高速 切 削 运行 原 理进 行深 入 研 究 ， 有 助 于 切削用量 选 择趋于 科学 合理性 ， 是 工件 加工 的理论 基础 。
４ 高速切 削加 工技术对 数控 机床 提 出的新要 求
过 程 中的稳 定性 ， 无法 满足 高 速切 削中零 件 Ｎ ｃ程序 的要求 。 因
此 ， 在 高 速切 削过 程 中 需 人工 编程 来优 化 或补 充 自动编 程 ， 使
得 高 速切 削价值 下 降 。只有 开 发新 的数 据 编程 ， 让 主轴 功 率 与
切 削数 据相 吻合 ， 扩展 高速 切 削的利用 空 间。
１ 数 控高 速切削 加工 的应 用意义
数控 高 速 切 削加 工 ， 可 明显 提 高切 削加工 的 生产 效 率 ， 提
术， 在 技 术使 用 中 ， 相应 加 工 参数 及参 考 实例 相 对 匮乏 。高 速 切 削 工艺 参数 优化 是 目前 高 速 切 削工艺 应 用 的最 大制 约 因素 之
试论数控高速切削加工技术的发展与应用研究
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ｅ ｗ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｓ
高 新 技 术
试论 数控 高速切 削加工 技术 的发展 与应用研究
吕雅 妍
（ 哈 尔滨空调股份有 限公 司， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ７ ８ ）
关键 词 ： 高速切 削 ； 关键 技术 ； 应 用研 究 中图分 类号 ： Ｔ Ｇ ４ 文献标 识码 ： Ａ
１数控高速切削加工的含义 关于高 速切 削加工 的范畴 ， 一般有 以下 几 种划分方法 ，一种是 以切削速 度来 看 ， 认 为切削速度超过常 规切削速度 ５ — １ Ｏ 倍即为 高速切削。 也有学者 以主轴 的转速作为界定 高速加工 的标 准 ， 认为 主轴转速 高于 ８ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍ ｉ ｎ 即为高速加工。还有从 机床主轴设计 的 角度 ， 以主轴 直径和 主轴转速 的乘积 Ｄ Ｎ定 义， 如果 Ｄ Ｎ值达到 （ ５ － ２ ０ ０ ０ ） ｘ ｌ ０ ５ ｍ ｍ ． ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ， 则认为是高 速加工 。生产 实践 中， 加工方 法 不 同、 材料不 同 ， 高速切 削速度也相应 不同 。 般 认为 车削速度 达到 （ ７ ０ ０ ～ ７ ０ ０ ０ ） ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 铣 削 的速 度 达 到（ ３ ０ ０ － ６ ０ ０ ０ ） ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ， 即认 为
一
是高 速切 削。
２数控高速切削加工的优越性 高速切削 由于在 速度 上要 比传统 的切 削 技术 高 ， 所 以具有 很多 的优势 ， 主要 表现 如下： 第一， 由于高速 切削 所采用 的是 小切 削 技术 ， 所 以在切 削的过 程 中 ， 对 于轴 承和 刀具的所产生 的振 动要小很 多 ， 减 少了对设 备 的磨 损 ， 同时 因为振动 幅度小 ， 提高 了加 工的精度 ； 第二 ， 因为切削 的速 度提升 了， 所 以提 高 了加 工 的效率 ； 第ｊ， 由于切 削速度 快， 所 以在切 削 的过程 中 ， 在产 生 的热 量还 没有传递到 工件 上时 ， 就 已经被 切削掉 的切 屑所带走 ， 减少 了对工件所产 生的热变形 ， 在物理角度讲 ，提升 了表 面加工 的精度 ； 第 四， 由于在高 速切削 中 ， 进 给量要小 ， 所 以在 加工 的过程 中所产生 的振 动要小 ， 这样对 于 工件 表面 的加工 精度 和粗糙 度都有 很大 的 提升 ； 第五， 南于高速切 削的速度快 ， 提 高了 生产效率 ， 那 么对于机械设 备的磨损大 大的 降低， 降低 了生 产能耗 ， 并且 减少 了对切 削 液 的使用 ， 是一种非常环保 的切削技术 。 ３数控高速切削技术的应用领域研究 鉴 于以上所述高速切削加 工的特点 ， 使 该 技术在 传统 加工薄 弱 的领域有 着 巨大应 用 潜力 。首先 ， 对于薄壁 类零件 和细长的工 件， 采 用高速切削 ， 切 削力显着 降低 ， 热量被 切屑带走 ， 可 以很好 的弥补采用传 统方法时 由于切 削力 和切削 热 的影 响而 造成其 变形 的问题 ， 大大 提高了加工质量 。 其次 ， 甫于切 由表 １ 、 ２ 显示 出 ， 架棚支护 单位工程造
高速切削刀具在数控加工中的应用
于 １ ９ ３ １年 ４月发表 了著名 的切削速度与切 削温度 的理论 。该理论 的 核 心是： 在 常规的切 削速度范围 内， 切 削温度 随着 切削速度 的增大而提 高， 当到达某 一速度 极限后， 切削温度 随着切 削速度 的提高反而降低。 此后 ， 高速切削技术的发展经历了以下 ４个阶段： 高速切削 的设想与理 论探 索阶段 （ １ ９ ３ Ｉ —Ｉ ９ ７１ 年） ， 高速切削的应用探索阶段（ １ ９ ７ ２ —１ ９ ７ ８ 年） ， 高速切 削实用 阶段 ｆ １ ９ ７ ９ 一一 １ ９ ８ ４年） ， 高速 切削成 熟阶段 （ ２ ０世纪 ９ ０年 代至今） 。 高 速切 削 加 工 与 常规 的 切 Ｎ） ］ ａ － ｒ ｔ Ｂ 比 具 有 以 下优 点 ： 第一， 生 产效率提高 ３～１ Ｏ倍。 第二， 切削力降低 ３ ０ ％以上 ， 尤其是径向切削分 力大幅度减少， 特别有利于提高薄壁件 、 细长件等刚性差的零件 的／ ］ Ｂ Ｔ 精度。 第三． 切 削热 ９ ５ ％被 切屑带走， 特别适合加工容易热变形的零件。 第 四， 高速切 削时， 机床 的激振频率远离 工艺系统的固有频率 ， 工作 平稳 振动较小， 适合加工精密零件。 高 速 切 削 刀 具 是 实 现 高 速 加 工 技 术 的 关 键 。刀 具技 术 是 实 现 高速 切削加工的关键技术之一， 不合适的刀具会使复杂、 昂贵 的机床 或加工 系统形 同虚设 ， 完全不起作用。 由于高速 切削的切削速度快， 而高 速加 工线速度主要 受刀具 限制， 因为在 目前机 床所 能达到的高速范围 内， 速 度越高， 刀具的磨 损越快。 因此， 高速 切削对刀具材料提 出了更 高的要 求， 除 了具备普通 刀具材 料的一些基本性 能之外 ， 还应突 出要求高速切 削 刀具 具 备 高 的 耐热 性 、抗 热 冲 击 性 、 良好 的高 温 力 学 性 能及 高 的可 靠 性。
高速切削刀具在数控加工中的应用
金属 、陶瓷 、玻 璃 、石墨 等非金 属材 料最 高速 切削措施 的运用 中 ，要 把硬质 采用 了 超 细 晶粒 的梯 度硬 质合金 基体 ，配以氮碳 ２ ． ２ 立 方氮化 硼刀 具材 料 化 钛 中温化 学 涂层 和 细 晶柱状 化 学 涂层 ， 和 金 刚 石 相 比，Ｃ Ｂ Ｎ是 人 工 合 成 表 面 则采 用 消 除表 面应 力 的后 处 理工 艺 ， 材 料 。它 的 生 产 加 工 技 术 和 金 刚 石 差 不 能 够提 升硬质 合金 的使用 能力 ，使其 硬度 多 ，其 硬度 仅次 于金 刚石 而远高 于其他 材 以及耐 磨性 能更 高 ，能够 普遍 的在 硬切 削 料 。一 样拥 有高硬 度 、高稳 固性 、高化 学 中运用 。实 际上最佳 的刀 具原 料不光 能够 稳 定性 等 特 点 。现 在 普 遍 适 用 于 钢 质 材 耐 磨 、 硬度 高 ， 还要 拥有 稳定 的化学 性能 ， 料 的切 割。 这 种 材 质 要 达 到 氧 化 程 度要 良好 的传 热功 能 以及 机械 功能 ，这样 才符 １ ３ ６ ０ ℃ ，能 够和钢 铁材 质 的原料相 容 ，并 合 高速 切削措 施对 刀具 的需求 。切 削过程 且Ｃ Ｂ Ｎ材 质 的 刀具 是 固结 体 的 结构 ，拥 中 ，对稳 定性 要求较 高 的 ，就 可 以使 用 陶 有 高耐 磨 的性能 。生产 这种 刀具要 在持 续 瓷 刀具 ， 更能 够达 到切削设 施 的工作 要求 。 高 温进行 加热 的方 式下 掺人催 化剂 转变来 降低 切 削的 困难 ，直 接受 影 响的就是 其效 的 ，它 的稳定 性 比金刚 石好 。在生 产制 造 率 以及失 误率 。不过 由于 陶瓷 刀具拥 有强 硬 度原料 的 时候适 合选择 这种 刀具 。此 刀 抗 断性 ，因此 在续切 工作 中得 到 了普遍 的 具 不光抗 高 温抗热 抗磨 ，并且 和铁 相 比 ， 运用。 其 惰性很 大 。随着 技术进 步 ，能够 代替 达 结语 不 到高 速切 削刀具 标准 的黑色 金属 ，或 者 高 速 切 削 加 工 工艺 的 出现 改 变 了 以 能 够在 高难度 加工 的材 料 中普 遍使 用 。它 往 传 式 的 切 削 模 式 ，在 很 大 程 度 上 提 高 适 合制作 铁 、高合 金钢 、高温 合金 或者表 了工 作 效 率 ，因 为 切 割 的 速 度 比 较快 ， 传 导 性 能 比较 优 越 ，大 大 缩 短 了工 作 时 面 具有 喷料 的工件 等 。在发达 国家 汽车 生 产 加工行 业 中就普 遍使用 立方 氮化 硼刀具 间 。 同 时 它可 以根 据 不 同 的施 工 工 艺 采 切 割铸铁 。立 方氮 化硼 刀具 已经成 为发达 取 不 同切 削 方 式 。 同 时 由于 加 工 产 生 热 国家汽 车生产 行业 中各个 生产 流水线 中普 量 的 ７ ０ ％～ ８ ０ ％ 都集 中在切 屑上 ，而切 屑 遍使 用 的刀具 。 的去 除 速 度 很 快 ，传 导 到 工 件 上 的热 量 ２ － ３ 陶瓷刀 具 大 大 减 少 ，提 高 了加 工 精 度 。高 速 切 削 陶瓷 刀 具 韧 度 不 够 、 比钢 刀 翠 ，限 加 工 是 一 种 不 增加 设 备 数 量 而 大 幅 度 提 制 了其普 遍使 用 ， 因为纳米 氧化 锆 的出现 ， 高 加 工 效 率 所 必 不 可少 的技 术 ，优 点 主 和 陶瓷 刀具结 合 ，为陶瓷 刀具 的普及 增加 要 在 于 ：提高 生产 效 率 ；提 高 加 工 精 度 了动力 。陶瓷 刀具有 高潜 力 的高速 切削使 和 表 面 质 量 ； 降低 切 削 阻力 。 高 速 切 削 用 的工具 ， 在加 工制 造业 中有着 美好远 景 ， 措 施 的 研 发 以及 运 用 转 变 了人 们 在 以 往 已经 受到 各 国关 注 。 切 削 工 作 中 的 思 想 以及 形 式 ，在 很 大 程 ２ ． ４ 涂 层刀 具 度 上 提 升 了 制 作 速 度 以及 制 作 品质 。 而 以往 的 涂 层 刀 具 通 过 了从 简单 到繁 且 高 速 切 削 措 施 运 用 到模 具 制 作 中 ，转 琐 的加工 技术 过程 。随着 技术进 步 ，涂层 变 了 以 往 模具 制作 的生 产 程 序 。 高 速 切 刀具 得 到普遍 应用 。在发 展起来 的硬 质涂 削措 施 中使用 的 刀具 是这 项 措施 的重点 ， 层 刀具 材 料 中 ，Ｔ ｉ ｎ措施 作 为一 种 新技 术 伴 随 着措 施 的 持续 改 善 ，会 推 动模 具 的 得 到了普 遍使 用 。金 属 陶瓷 的硬度 比陶瓷 加工 迈 向一个全 新 的发展模 式 。 原料 的刀 具差 ， 但 是 比硬质 合金 的硬度 强 ， 参考文 献 水平方 向的断 裂强度 比硬 质合金 小 ，但是 ［ １ 】 李 良才 ． 插 齿 刀 前 角对 刀 具 耐 用 度 及 比陶瓷原料的刀具好 ，其化学性能稳固， 齿形误 差 的影响 Ｄ １ ． 工具技 术 ，２ ０ ０ ２ ． 具有 强耐 氧化性 ， 拥有 比较 低 的粘 结性 能 ， ｆ ２ １ 张林 ． 刀具在数控 加 工 中的应 用 『 Ｚ １ ． 以及 比较 高的刀 刃强 度 。 ３ 高 速切削 刀具 的具体 应用 情况 硬 质 合 金 刀 具 具 有 硬 度 高 、耐磨 、
高速切削加工技术在数控机床中的应用
的水平比较 。 所列机床的主要性能指标都较普通机床大大提 高， 其到达额定 的工作 加速 度一般都 在（ — ５ ｍｓ 之间 ， ６ ２ ） ／： 即达 到 ｇ （ ｇ为重力加速度 ） 数量级 的加速度 ， 具有高的动态特性。 我国对高速加工机床技术也进行 了较多的研究 ，近几年取
得了较 大进展 ， 同国外相 比还有很 大差距 。 但
ｐ ｌ ｔ ｎ ｒ ｕ ｅ ， ｎ ｉｔ ｔ ｅ ｗ ｅ ｏ ｅ ｔ ｎ ｎ ｅ ｎ ｔ ａ ｏ ｐａ ｓ ｎａ ｌ ａ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ａ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ａ ｄ ｔ ｅｄ ｓ ｉｃ ｉ ｎ ｂ ｔ ｅ ｎ ｄ ｍ ｓｉ ａ ｄ ｉ ｔｒ ａ ｉｎ ｌｃ ｍ ｒ ｉｏ ．ｓｗｅｌ ， ｃ ｏ ｒ ｏ ｈ ｎ ｏ ｃ ｏ ｓ
中 图分 类号 ： Ｈ１ ， Ｇ ８ ．１ 文献 标识码 ： Ｔ ６ Ｔ ５ ０６ Ａ
１引言
随着人们环保意识 的提高及加入世 贸组织后发达 国家针对 我国设置 的绿色壁垒，客观上要求机械产 品在制造时尽可能少
地消耗能源和污染环境 。而机械切削是机械制造 中消耗能源和 污染环境 的最大来 源， 所以人们有针对性地提出了绿 色切 削（ 绿 色制造 ）的概念。所谓绿色切削就 是指消耗尽可能少的刀具材 料、 切削液 、 加工 时间和 电力 ， 尽可能少地污染环境 ， 达到某种 来
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第 １ 期 ２ ２０ ０ ７年 １ ２月
文章 编 号 ：０ １３ ９ （ ０ ７ １ — １ ５ ０ １０ — ９ ７ ２０ ）２ ０ ５ — ２
机 械 设 计 与 制 造
Ｍａ ｈ ｎ ｒ Ｄｅ ｉｎ ｃ ｉｅｙ ｓｇ ＆ Ｍａ ｕ ａ ｔ ｒ ｎ ｆｃｕｅ 一１ ５一 ５
３ 高速切削机床 的基本要求
探析高速切削加工技术在数控机床中的应用
探析高速切削加工技术在数控机床中的应用作者：任群生来源：《数字化用户》2013年第10期【摘要】随着经济的快速发展，科学技术水平的不断提高，先进的工程技术、机械加工技术都得到了广泛的应用。
高速切削加工技术是机械加工技术的重要组成部分，将其引入到数控机床中不仅能够提高数控机床的工作水平和工作效率，而且能够极大限度的节约资源，保护环境。
因此，本文首先阐述高速切削的含义、发展现状以及适用于高速切削的材料种类，然后分析高速切削机床的技术要求，明确高速切削加工中相关部件的选择，最后，对高速切削加工技术在数控机床中的应用性进行展望，从而提高高速切削加工技术的实用性。
【关键词】高速切削数控机床刀柄刀具材料技术要求在机械加工技术中，高速切削是最常用的加工方法之一。
这是因为高速切削具有高效率、高环保性能、高精度的特点，因此，在机械加工中高速切削不仅能够做到省时环保，而且还能够极大地提高产品质量，降低资源损耗。
数控机床作为机械制造的重要工具和加工平台，加强高速切削技术的引入和应用对于提高机械加工效率具有重要的推动作用。
一、高速切削技术的含义、发展现状及适用对象（一）高速切削技术的含义所谓切削是指利用刀具或砂轮等工具对工件上的冗余材料、冗余设计部分进行切除和削减的过程。
高速切削是在传统刀具切削的基础上发展起来的一种新型切削技术，因此高速切削具有传统切削技术的特点和功能，但是高速切削技术在提高生产率、降低生产成本、提高加工精细程度等方面要优于传统的切削技术。
高速切削技术是一项复杂的系统工程，因为高速切削技术涉及的领域大而广，如机床结构的设计技术、数控机床的控制系统以及刀具结构的设计和制造技术等。
因此，要想充分发挥高速切削技术的优势，需要对各领域内的技术指标进行充分的考虑和定位，实现高速切削技术与各个子系统中相关控制指标的结合，从而确保高速切削技术的可靠性。
（二）高速切削技术的发展现状高速切削技术的应用离不开高速运转的机床支撑平台，因此，开发和研制数控机床能够拉动切削技术的发展。
高速切削技术在数控加工中的应用
１４ 提 高精度 ，减 少 工夹具成本 ． 高速切 削可 加工淬 硬零件 （ 可达Ｈ Ｃ ０ ，在一 Ｒ ６）
次 装 夹过 程 中可 完成 粗 、半 精 及 精加 工 工 序 ，对
１３ 改善 表面粗 糙度 ． 在 保证 生产 效 率 的 同时 ，可采 用 较 小 的进 给
量 ，从 而减 小 了加 工 表 面 的粗 糙度 值 。又 由于 切 削 力 的 降 低 ， 转 速 的 提 高 使 切 削 系统 的 工 作 频
收稿 日期 ：２ １－１－ ６ ００ ２ ０ 作者简介 ：刘虹 （９ ４一 １６ ），女，副教授，本科 ，研究方向为数控技术。
务ｌ
勺 化
高速 切 削技 术在 数 控加 工 中 的应 用
Ｔｈ ａｐｐｌ ｅ ｉ ｃａｔｏｎ ｏｆ ｈｉ － ｐｅ ｉ ｇｈ ｓ ｅｄ ｃｕｔ ｉ ｅｃｈｎ ｏ ｔ ｎｇ ｔ ｏｌ ｇｅ ｎ ｔ ｉ ｈｅ ｎｕｍ ｅ￣ｃａｌｃ ｏｎｔ ｏｌ ｒ ｍ ａｃ ｎｉ ｇ ｈｉ ｎ
刘 虹 ，周玉蓉
Ｌ Ｕ ｌ Ｈｏｎｇ． ＺＨ０ Ｕ ．ｏｎｇ Ｙｕ ｒ
（ 重庆工业职业技术学 院，重庆 ４ １ ２ ） ０ １ ０ 摘 要 ：高速切 削加工是数控加工发展 的一个重要方向，本文阐述了高速切削加工的特点、分析了高速 切削加Ｉ的关键技术 （ 包括机床 、刀具 、工艺） ，介绍了高速切削加工的应用领域。 文章编号 ：１ ０ — １ ４ ２ １ ）（ 一 １０ ０ ９ ０ ３ （０ １ ２ 上） ０ １ — ３ ０
性 ， 优 良 的 吸 振 特 性 和 隔 热 性 能 ， 快 速 可 靠 的 Ｃ 控 制性能 ，可靠 的安全 防护等 。 ＮＣ
高速切削在数控加工中的应用
３ 高 速 切 削 加 工 理 论 基础 和特 点
高速切 削加工速度范 围 一 般主轴 转速在 ６ ０ ｒ ｎ以上 可称为 ０ ０／ ｍｉ 高速切削 。切削参数中影响加工效率 的主要 因素 ： ） １切削速度 ｖ在切 ， 削 的三要素 中是 影响最大的因素 ： 在一般状况下， ｓ高速 钢） Ｈｓ ｆ 刀具 的 Ｔ与 ｖ的 １ Ｏ次方 成反 比．硬质合金刀具 的 Ｔ与 ｖ的 ３到 ５次方成反 比， 低速切削与高速切削有所不 同 ：） 给量 的影 响次之 ： ） ２进 ３ 背吃刀量 影响最小。高速铣削用量 高速铣削加工用量 的确定 主要考 虑加工效 率、 加工表面质量 、 刀具磨损 以及加 工成本 。 同刀具加工不 同工件材 不 料时 ． 加工用量会有 很大差异 ． 目前 尚无完整 的加工数据高速 切削加 工 突 出 特 点 一 是 随 切 削 速 度 增 加 ．切 削 力 降 低 二 是 随切 削 速 度 提 高． 切屑带走 的热量 愈多 ． 给刀具 和工件 的热量愈少 ． 传 因此 切削温度 开始虽然升高很 快 ， 到一定速度后 ， 但达 逐渐缓慢 ， 甚至升高很 少。是 随切削速度增 加 ． 工表 面粗糙度有所减少 加
科技信 息
０机械 与电子 ０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ ＹＩ Ｆ Ｒ ＴＯ
２１ 年 ０２
第 １ 期 ５
高速切削在数控加工中的应用
到、 钊 （ 西省 电子 工业 学校 陕西 陕
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 。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 ．Ｏ 纪 ３ ２世 Ｏ年代 德 国 Ｓｌｍｏ ａｏ ｎ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 ．Ｏ ８ 年代末 和 ９ ０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 、 、 铁 钢 铸 及其合金 、 超级合 金及碳纤 维增强塑料 等复合材料 ． 中加工铸铁 和 其 铝合金最为普遍。 高速切削的主要 目标之一是通过高生产率来 降低 生 产成本 。另一个 目标是通过缩 短生产时 间和交货 时间提高整体竞 争 力
高速切削技术在精密零件加工中的应用
小， 提高了加工零件的精度。
例如 ：可将径 向和轴向的切削深度减少到 以前 的切 削深 度 的三 分 之一 ，并 将 主 轴 速度 和进 刀 速 度
高速加工随着刀具转速 的增加 ，使得刀具与工 增加到控制 系统和刀具所允许 的高速度。高速切削 件 、切 屑摩 擦 力 和 挤压 力 的增 加 ，从 而 使 切 屑 与 刀 的处理方式 给模具制造带来 的好处主要体现在 以下
高速切削不是靠单纯地提高主轴转速和进给速
用， 是因为其相对传统加工具有显著的优越性 。高速 度来提高现有工艺的加工效率 ，而是彻底改变切削 切 削 与传 统 切 削 工艺 相 比 ，最 明显 的是 切 屑 的形 成 路 径 ，降低 刀 具 上所 承受 的轴 向和径 向切 削 力 从 而
过程 发 生 变 化 ， 剪 切 面 的减 小 和剪 切 角 的增 大 ， 使 得 工 件 的 塑性 变 形 区域 减 少 ，工 件 的变 形 量 也 相应 减 形 成更 为有 效 的铣 削方 式 。
具、 工 件 与 刀具 接 触 面 的 温度 增 加 ， 最 明显 的 区域 就 在 于切 屑 与 前 刀 面 的接 触 区域 ，这 个 区域 的温 度 会
的需求大大推动了高速加工的应用。在飞机零件 中，
有大量 的薄壁零件 ， 如翼肋 、 长桁 、 框等 ， 由于它们具 很高 ， 甚至可以使加工材料达到熔融状态 ， 而一旦这 有 很 薄 的壁 和 筋 ， 因此 在 加 工 中 ， 金属 的被 切 除率 很 个 区域 呈 现 熔 融状 态 ，反 而起 到 了润 滑 和 减 小摩 擦
分 析 和研 究 ，以期 为 精 密零 件 加 工 工艺 方 案 制 定 提
供相关参考对策 。
图 １ 刀 具 剪 切 角 与 工 件 塑 性 变 形 区 变 化 对 比
高速切削加工技术及应用
热 ， 延 长 刀 具 的 使 用 寿 命 。 ③ 快 的 进 给 速 度 。 高 速
约 为 ０． ４ ｍｓ ，而 热 量 在 钢 中 的 传 导 速 度 约 为
实 现 高速 切削 的数 控 机 床 ， 其 主 轴 转 速 普 遍 都 超 过
了 １ ２ ０ ０ ０ ｒ ／ ｍｉ ｎ， 最 高 已达 ｉ ０ ０ ０ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ； 采 用 伺 服 电机 直接 驱 动 的进 给 轴 ， 快 移 速 度 可 达 ９ ０ ｍ／ ｍｉ ｎ， 轴 的进 给加 速度 可达 １ ０ ｍ／ ｓ ； 刀 具 交 换 时 间 已小 ：
４ ｍｍ ， 则 单刃 的切 削 长 度 约 为 ６ ． ２ ｍｍ ， 当 主 轴 的
转 速 ｎ达 到 ４ ２ ０ ０ ０ ｒ ／ ａｉ ｒ ｎ时 （ 此 时 的 切 削 速 度 约 为 １ ０ ０ ０ ｍ／ ａｉ ｒ ｎ ） ， 切 削 时铣 刀 刀 刃 与 ３ ２ 件 的 接 触 时 间
＝＝＝
高 速 加 工 技 术 是 对 传 统 切 削 理 论 和 切 削 方 式 的 变 革 和 突 破 。 基 于 高 速 加 工 技 术 的 高 速 切 削 加 工 在
近年 来得 到迅 速发 展 ， 由于其高 的加 工效 率 、 高 的加 工质 量 ， 在生 产 中的应 用 引人瞩 目。 １ 高 速 切 削 加 工 的 机 理 由于 高 速 加 ３ ２ 技 术 和 设 备 的 长 足进 步 ， 目前 能
０．５Ｓ。
０ ． ５ ｍ ｍ／ ｓ ， 因此 ， 热量 刚传 到 ０ ． ２ ｍ 深 度 时 ， 刀 具 就
从 工 件 中切 出 了 （ 理论 认 为 ， 切 削 热 大 量 产 生 于 刀 具 与工件 接触 面 下 约 ０ ． ２ ｕ ｍ 处 ） ， 即 热 量 还 来 不 及 传 到刀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 中 ， 这 说 明 当切 削 速 度 高 到 一 定 程 度 后 ， 切 削
高速切削刀具在数控加工中的应用
文◎
摘要 ：随着科 学技 术 水平的 不断提 高， 作 为先进 制造技术 的重要组 成部分 高速切 削 技 术在模具 加工制造 中已得 到越 来越 广泛 的 应 用 。本 文结合 高速 切 削技 术的发展 现状 ， 阐述了高速切 削技术的应用及其未来趋势 关键词 ： 高速切 削刀具 ；数控加 工；应
．
一
外 ，很少作 为切 削工具应 用在工业 中 。近 年 来 开发 了多种化 学机理研 磨金刚 石刀具 的方 法 和 保 护 气 钎 焊 金 刚 石 技 术 ，使 天 然 金 刚 石 刀 具的制造 过程变 得 比较 简单 ，因此在超 精 密 镜面切 削的高 技术应用 领域 ，天 然金 刚石 起 到 了重 要 作 用 。 立 方 氮 化 硼 刀 具 材 料 。立 方 氮 化 硼 （Ｂ ） Ｃ Ｎ 是 纯 人 工 合 成 的 材 料 ， 是 ２ 世 纪 ５ 年 代 末 用 Ｏ ０ 制 造 金 刚石 相 似 的 方法 合 成 的第 二 种 超 材 料——ｃ Ｎ 微粉 。立方氮 化硼 （Ｂ ） Ｂ Ｃ Ｎ 是硬度 仅
理想 的刀具使得 高速硬 切削 能够作为代替 磨 削的最 后成型 工艺 ，达 到工件 表面粗糙度 、 表 面完整 性和 工件精度 的加工 要求 。硬质 合 金刀 具 具 有 良好 的抗 拉强 度 和 断 裂韧 性 ， 但 由于较 低 的硬 度和较 差 的高温 稳定 性，使
其 在 高 速 硬 切 削 中 的 应 用 受 到 一 定 限 制 。 但
用
郁有较小 的化学亲 和力 ，高的热 传导系 数， 良好的机械 性能和 热稳定 性能 。
高速切削技术和高速切削刀具 目前 ，切削加工 仍是机械 制造行 业应用 广 泛的一种 加工方法 。其 中，集高效 、高精
高端机床数控技术研究与应用
高端机床数控技术研究与应用一、引言随着制造业的不断发展，高端机床已成为制造业重要的装备之一，而数控技术的应用则成为机床制造的重要手段。
高端机床数控技术研究与应用，对提高机床制造质量、提升生产效率具有重要意义。
二、高端机床数控技术的研究进展高端机床数控技术研究是制造业的重要一环，掌握了数控技术可以提高机床制造的精度，提高生产效率。
针对高端机床的数控技术深入研究，国内外也做了很多工作。
1. 高速高精数控加工技术高速高精数控加工技术是目前高端机床数控技术研究的热点之一，它集高速加工、高精度加工、高效加工于一体。
它的研究主要包括高精度控制、高速切削理论、高速切削力学和高速切削数学模型等方面。
它已经成功地应用于航空航天、军工、汽车等领域。
2. 多轴联动控制技术多轴联动控制技术是目前数控技术的一个重要方面，它可以实现机床在多个坐标轴上的同时运动，从而提高机床制造的载荷能力和生产效率，提高机床的加工精度和加工质量。
3. 智能控制技术智能控制技术是机床数控技术发展的一个新阶段，它主要是利用计算机技术、传感器技术、人工智能等技术和软件开发技术，实现机床全自动化智能化控制，提高生产效率和制造质量。
三、高端机床数控技术的应用高端机床数控技术已经广泛应用于航空航天、军工、汽车、模具、医疗器械等制造领域。
1. 航空航天高端机床数控技术在航空航天领域的应用，可以提高航空航天零部件制造的精度和质量，满足航空航天领域对机床制造的极高要求。
2. 军工高端机床数控技术在军工领域的应用，可以提高军工装备精度和质量，提高军工制造的效率。
3. 汽车高端机床数控技术在汽车领域的应用，可以提高汽车零部件加工效率和制造质量，提高汽车制造的效率。
4. 模具数控技术在模具制造领域的应用，可以实现模具生产过程的全自动化控制，大大提高模具制造的生产效率和精度，同时也提高了模具制造的质量。
5. 医疗器械高端机床数控技术在医疗器械制造领域的应用，可以提升医疗器械的精度和制造质量，保证了医疗器械安全性和稳定性。
数控机床刀具的高速切削原理
数控机床刀具的高速切削原理数控机床刀具的高速切削技术是现代制造业中一种重要的加工方法，其应用广泛，能够大幅度提高生产效率和加工质量。
高速切削技术的核心就是对刀具的设计和切削原理进行优化，使得切削过程更加高效和精确。
本文将介绍数控机床刀具的高速切削原理，并分析其在现代制造业中的应用。
一、刀具的结构与选择在数控机床的高速切削加工过程中，刀具的结构和选择起到至关重要的作用。
首先，刀具的材料要具备一定的硬度和耐磨性，以保证在高速切削中不会产生较大的磨损和变形。
常见的高速切削刀具材料包括硬质合金、陶瓷和涂层刀具等。
其次，刀具的结构设计要合理，包括刀柄、刀片和刀具的固定方式等。
合理的刀具结构可以提高切削刚度和切削稳定性，降低切削振动和刀具损伤的风险。
二、切削速度的选择高速切削的关键在于选择合适的切削速度。
切削速度是指切削工具与被切削材料之间的相对运动速度。
在选择切削速度时，需要综合考虑被切削材料的性质、刀具材料的耐磨性以及机床主轴的转速等因素。
通常情况下，高切削速度可以提高生产效率，但也会增加刀具磨损和发热的风险。
因此，切削速度的选择需要根据具体情况进行权衡。
三、切削力的控制高速切削过程中，切削力的控制是一个重要的问题。
过大的切削力会加剧刀具磨损和变形的风险，同时也会增加机床的负荷。
为了控制切削力，可以采取以下措施：优化刀具的几何形状，使其具备较大的切削刚度；合理选择切削进给量和切削深度；采用合适的冷却液，降低切削温度等。
通过综合运用这些方法，可以有效地控制切削力，提高切削过程的稳定性和可靠性。
四、切削润滑与冷却在高速切削加工中，切削润滑和冷却也是至关重要的。
适当的切削润滑可以减少切削热量，提高切削表面质量，并延长刀具的使用寿命。
常用的切削润滑方式包括干切和湿切两种，选择合适的润滑方式需要根据具体加工材料的情况进行判断。
此外，切削冷却也可以有效地降低切削温度，减少刀具的热变形和热裂纹的风险。
切削冷却可以通过在切削过程中喷洒冷却液或者使用高速切削专用冷却器等方式来实现。
高速切削的概念与应用
高速切削的概念与应用摘要：高速切削是一项面向21世纪的高新技术，采用高速切削加工，可显著提高加工效率，提高零件的精度和表面加工质量，降低加工成本。
目前，在航空航天工业、模具制造、汽车制造等多个领域得到广泛的应用，取得了较好的经济效益，今后将在更为传统的制造行业中得到应用和发展。
关键词：高速切削技术发展现状优势与应用切削加工是产品制造过程中的关键基础工艺，它的目标是为了提高加工质量，提高加工效率，降低加工成本。
而高速切削速度能超过普通切削的5-10倍，能够大幅提高生产效率和单位时间内材料切除率，改善加工表面质量，降低加工费用。
高速切削的概念与高速切削技术高速切削（HSM）的概念如何定义，目前有以下几种观点和方法： 根据主轴转速定义，主轴转速高于6，000rpm为高速切削加工（ISO1940-1） 根据主轴最高转速（rpm）与轴承孔径（mm）的乘积值“DN”衡量，“DN”值为（5-2，000）×10 以上为高速切削 根据切削速度定义：相对常规切削而言，用高出很多的切削速度对工件进行切削，通常把切削速度是常规切削速度的5~10倍的切削称为高速切削（有时也称为超高速切削）高速切削是一个相对的概念，不同的加工方法，有不同的高速切削范围： 高速钻削（HSD）：200~1100m/min 高速铣削（HSM）：300~6000 m/min 高速车削（HST）：700~7000 m/min 高速磨削（HSG）：150m/s以上例如：在切削灰铸铁时，1000 m/min以上才是高速切削，而400 m/min就定义为高速钻削。
而不同的工件材料，也有不同的高速切削范围：图1 高速铣削的速度范围高速切削的理论源于德国切削物理学家Carl. J. Salomon 所提出的至今仍令人感兴趣的假设，他认为，被加工材料都有一个临界切削速度Vcr，当切削速度未达到临界切削速度之前，切削温度随切削速度增大而增大；当切削速度超过临界切削速度之后，切削温度反而随切削速度增大而减小。
高速切削原理在普通数控铣床上的实际应用
件加 工质量 ， 同样可 以 收到较 好 的效 果 。 也 传 统 的铣 削 加 工 ， 无论 是 加 工 中心 还是 数 控 铣 床 ， 常情 况下 ， 通 数控 编程人 员在 对机 械零 件进行 加 工 编程 时 ， 往 大多采 用较低 主 轴转速 、 大切削 深 往 较
和不 同的刀具 材料 ， 在高 速 切 削 加工 时 所 用 的切 削 速 度并 不相 同 ， 此 ， 高速 切 削加 工来 讲 ， 因 对 也是 一
（ ｎｉｇ Ｎｏ ｔ ｎｏ ｍａｉｎ Ｉｄ ｓｒ ｏ ｐ Ｃｏ Ｌｔ Ｎａ ｊ ｇ２ １ ５ ， ｈｎ ） Ｎａ ｊ ｒｈ Ｉｆ ｒ ｔｏ ｎ ｕ ｔｙＧｒ ｕ ， ｄ， ｎｉ １ １ ３ Ｃ ｉａ ｎ ｎ
Ａｂｓｒ ｃ ： ｔａ ｔ Ｎｏｗａ ｙ ｈｉ — ｐ ｅ ｕｔｉ ｅ ｈｎ ｏｇ ａ ｘｐ ｒｅ ｅ ａ ｔｄｅ ｅｏｐｍ ｅ ｎ ｃ ｎａ， ｈｉｈ ａ ｔａ ｔ ｄａ ｓ， ｇｈ ｓ ｅ ｄ ｃ ｔｎｇ ｔｃ ｏｌ ｙ ｈ ｓ ｅ ｅ ｉｎｃ ｄ ｆ ｓ ｖ ｌ ｎｔｉ ｈｉ ｗ ｃ ｔｒ ｃ ｓ ＣＮＣ ｏ— ｐｒ
作者通 过 对 高速切 削基 本原 理 的阐述 ， 并通 过 实例介 绍 ， 明 高速切 削不仅 可以 用于加 工 中心 上 ， 说 同样 也
可 用于普通 的数控 铣床 上 ， 同样 可以达 到提 高加 工效 率 、 小切 削应力 以及 改善加 工表 面质 量的 目的 。 减
关 键词 ： 高速 切 削 ； 控 加 工 ； 能 增 效 数 节
Ｋｅ ｒ ｓ Ｈ ｉ ｈ— ｐｅ ｄ ｃ ｔｎ ＣＮ Ｃ ｏｃ ｓ Ｅｎｅ ｇｙ ｓ ｖ ｎ ｎ ｆｉｉｎｃ ｎｃ ｅ ｓｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｇ ｓ ｅ ｕｔｉ ｇ， ｐｒ ｅ ｓ， ｒ ａ ｉ ｇ ａ ｄ ｅ ｆｃｅ ｙ ｉ ｒａ ｉｇ
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＊ 来稿日期： ２００７－ ０１－ ２４
－ １５６ －
丁 杰等： 高速切削加工技术在数控机床中的应用
第 １２ 期
高速铣削淬硬钢对电加工的挑战， 促使电加工机床也走向 蜗杆副的应用， 又是一个具有突破意义的变化。
“ 高 速 化 ”。航 空 和 宇 航 工 业 是 高 速 加 工 的 传 统 应 用 领 域 。其 最 新 趋势是流行采用整体铝合金坯料制造大型零件来代替传统的拼 装结构。兼具铣、钻等多种功能的加工中心（ 简称 ＭＣ） ，高速化发 展潮流的主流。但由于高速切削加工的优越性， 其应用领域不 断拓宽， 向纵深发展， 从而推动了其它应用领域的高速数控机床 的新发展。同时人们也不断研究和开发相应的配套技术， 使转 速和进给速度越来越高。
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中图分类号： ＴＨ１６， ＴＧ５８０．６１ 文献标识码： Ａ
１ 引言
随着人们环保意识的提高及加入世贸组织后发达国家针对 我国设置的绿色壁垒， 客观上要求机械产品在制造时尽可能少 地消耗能源和污染环境。而机械切削是机械制造中消耗能源和 污染环境的最大来源， 所以人们有针对性地提出了绿色切削（ 绿 色制造） 的概念。所谓绿色切削就是指消耗尽可能少的刀具材 料、切削液、加工时间和电力， 尽可能少地污染环境， 来达到某种 特定的切削目的一种切削方式。由于高速切削的特点决定了高 速切削可以节省 切 削 液 、刀 具 材 料 、切 削 工 时 ， 从 而 极 大 限 度 地 节约自然资源， 极大限度地减少对环境的污染， 保护环境， 提高 生产率和产品质量， 达到“绿色切削”的目的。
４．２ 高精度化
ＭＣ 在高速的同时， 还力求保持高的加 工 精 度 ， 否 则 达 不 到 一定精度要求， 高速也就失去了意义。为了保证高速下的高加 工精度， 人们不断研究各项新技术， 采取各种新举措。如利用现 代计算机辅助分析、设计和仿真等方法 ， 大力改善 ＭＣ 结构的静 态、动态和热态特性， 同 时 不 断 提 高 数 控 和 伺 服 系 统 的 性 能 ， 采 取诸如前馈控制、超前控制等新型控制策略， 采取误差补偿功能 等。现代高速 ＭＣ 精度指标已普遍达到： 全行程定位精度一般不 大于 ０．００５ｍｍ， 重 复 定 位 精 度 达 ０．００１ｍｍ，比 ２０ 世 纪 ８０ 年 代 提 高了（ ２￣３） 倍。这即有提高进给部件制造和装配精度的原因， 也 得益于现代计算机控制技术， 以充分发挥 ＣＮＣ 系统的误差补偿 功能。
第 １２ 期 ２００７ 年 １２ 月
机械设计与制造 Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｄｅｓｉｇｎ ＆ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ
文章编号： １００１－ ３９９７（ ２００７） １２－ ０１５５－ ０２
高速切削加工技术在数控机床中的应用
－ １５５ －
丁 杰 赵 杰 张振金（ 辽宁石油化工大学， 抚顺 １１３００１）
Ｈｉｇｈ－ ｓ ｐｅ ｅ ｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅ ｓ ｓ ｉｎｇ ｉｎ ｎｕｍｅ ｒｉｃａ ｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅ ｎｇｉｎｅ ｂｅ ｄ ａ ｐｐｌｉｃａ ｔｉｏｎ
３ 高速切削机床的基本要求
高速主轴单元的设计， 是实现高速加工的最关键的技术领 域之一， 同时也是高速加工机床最为关键的部件。它不仅要能在 很高的转速下旋转， 而且要有高的同轴度、高的传递力矩和传动 功率、良好的散 热 或 冷 却 装 置 ， 要 经 过 严 格 的 动 平 衡 矫 正 ， 主 轴 部件的设计要保证具有良好的动态和热态特性， 具有极高的角 加减速度来保证在极短的时间内实现升降速和在指定位置的准 停。高速机床与普通机床的不同之处， 反映在高速主轴单元上主 要表现在下几个技术参数的变化： 主轴转速一般为普通机床主 轴转速的（ ５￣１０） 倍， 机床的最高转速一般都大于 １００００ ｒ／ｍｉｎ；主 轴单元电机功率一般高达（ ２０￣８０） ｋＷ，以 满 足 高 速 、高 效 和 重 载 荷切削的要求； 主轴单元从启动到达到选定的最高转速（ 或从最 高转速到停止） 需要的时间较短， 一般只需（ １￣２） ｓ 即可完成。就 是说， 主轴的加 、减 速 度 比 普 通 机 床 高 得 多 ， 一 般 比 常 规 数 控 机 床高出一个数量级， 从而达到（ １￣８） ｇ（ ｇ＝９．８１ｍ／ｓ２） 。
２ 高速切削机床的国内外现状
高速切削加工是一项综合性的高新技术。实现高速切削加 工， 机床的高速化是首要条件和最基本因素， 高速加工机床是提 供高速加工的主体。因此， 开发和研制性能优良的可使机床执行 部件带动刀具或工件获得极高工作速度的高速机床是发展高速 切削加工的重中之重。现代数控机床和加工中心的高速化已成 为机床发展的主要方向和特征之一。
的 水 平 比 较 。所 列 机 床 的 主 要 性 能 指 标 都 较 普 通 机 床 大 大 提 高 ， 其 到 达 额 定 的 工 作 加 速 度 一 般 都 在（ ６￣２５） ｍ／ｓ２ 之 间 ， 即 达 到 ｇ （ ｇ 为重力加速度） 数量级的加速度， 具有高的动态特性。
我国对高速加工机床技术也进行了较多的研究， 近几年取 得了较大进展， 但同国外相比还有很大差距。
切削的特点， 可以看出高速切削可以达到节约刀具材料和切削 液， 节省劳动力， 节约自然资源， 减少对环境的污染， 是制造业必 然的发展方向和绿色切削的实现途径， 被公认为 ２１ 世纪实现制 造业可持续发展的关键技术。
参考文献
１ 张伯霖等． 超高速机床进给系统的零传动． 制造技术与机床， １９９７（ ８） ： ８￣１２．
４．３．２车铣复合加工中心
数控车床刀盘上增加动力刀架进行钻、铣构成车削中心， 但 其功率太小， 速度太低。取消刀盘， 代之以高速电主轴模块化功 能部件， 再配上刀库和机械手模块化部件， 使之系统化， 从而实 现了高速大功率的车削和铣削。实质上就是车床和加工中心合 二为一形成的车铣复合加工中心。
目 前 ， 随 着 ＣＮＣ 技 术 、数 字 化 技 术 等 现 代 综 合 科 学 技 术 的 发展， 制造业数字信息化发展日益明显。基于 ＳＴＥＰ 新型标准的 高速数控设备， 开放 式 、模 块 化 、智 能 化 和 网 络 化 发 展 趋 势 显 示 出其强大的功能和优势。在当今制造业数字化的今天， 世界各国 统一遵循 ＳＴＥＰ 标准， 进行产品信息的统一描述与交换， 发 展 高 速、高效切削加工机 床 和 技 术 ， 只 有 这 样 ， 才 能 做 到 制 造 技 术 真 正意义上的全球化、智 能 化 、灵 捷 化 和 高 效 化 ， 这 才 是 真 正 意 义 上的更先进的制造技术。
产品已经形成模块化和系列化产品， 并由专门厂家制造。同时 计算机控制等技术的发展， 相信不久的将来， 高速切削加工和高
一 般 在 进 行 模 块 化 设 计 时 就 考 虑 了 扩 展 成 ＦＭＣ 的 可 能 性 以 及 速切削加工机床的发展和应用会提高到一个新水平。综合高速
和 其 它 ＭＣ 机 床 实 现 ＤＮＣ 控 制 和 基 于 ＣＡＮ 、ＦＩＥＬＤ ＢＵＳ 等 总 线 的 网 络 ＣＮＣ， 在 硬 件 结 构 上 及 软 件 控 制 上 ， 不 仅 要 实 现 模 块 化， 而且还要大大增强 它 们 的 开 放 性 。 开 放 式 、模 块 化 、智 能 化 和网络化是当代机床发展的一个主要特点。高速加工机床蓬勃 发展的趋势， 具体的体现在于两点。
５ 结论
最短的周期和较低的成本生产出满足市场需求的多元化产品。
总之， 各国都在充分利用并行运动学原理着力开发和研究
对于高速切削加工机床 ， 诸 如 电 主 轴 单 元 、直 线 进 给 单 元 、高 压 高速虚拟轴加工机床， 达到高速、高效、高精度的性能， 同时克服
冷却系统、小锥度 双 定 位 工 具 系 统 等 与 高 速 相 配 套 的 技 术 部 件 工作空间小、成本高等缺陷。随着微电子技术、现代制造技术及
进入 ２０ 世纪 ９０ 年代以来， 一批又一批高速切削加工机床 陆续涌现并投放国际市场， 并再制造业中迅速扩大其应用范围， 创造出了巨大的经济效益和社会效益， 标志着高速切削加工这 一高新技术从理论和实验研究进入工业应用的新阶段［１， ２］。以高 速切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的高速切削 加工技术 ， 是 近 ２０ 年 来 迅 速 崛 起 的 一 项 高 新 技 术 ， 高 速 化 也 是 机床发展的主要趋势。目前国际上提供高速加工中心和 ＮＣ 机 床设备的主要厂商， 其代表性产品主要技术性能参数所能达到
【摘要】阐述了高速切削加工技术在数控机床中的应用现状， 对比国际和国内的区别， 高速切 削机床的要求及其特点， 发展趋势。
关键词： 高速切削； 加工中心； 先进的制造技术 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】 Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｉｎ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｔｉｎｃｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｄｏｍｅｓｔｉｃ ａｎｄ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃｕｔｔｉｎｇ； Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｅｎｔｅｒ ； Ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒ ｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ