高速干式切削加工技术及其应用
高速干切削的关键技术和应用
高速干 切削 的 出现与高 速切 削和 干切 削有 着密 切关 系 。高速 切 削具有 切削 效率 高 、 切削 力小 、 加工
精度 高 、 削热集 中、 切 加工过 程稳 定 以及 可加工 某些
难 加 工材料 等特 点 ； 干 切 削在 加 工 过 程 中不 用 或 而
微 量使 用切 削液 ， 消除切 削液 带来 的负 面影 响 ， 可 是
进一 步研 究和 发展 的 主要 有 以 下 几 个 方 面 ： 刀具 涂
技术。
干切削 时 ， 由于 缺 少 了 切削 液 的润 滑 、 却 、 冷 排 屑 与断 屑等功 能 ， 刀具 与工件 、 具与 切屑 之 间的摩 刃 擦增 加 ， 切削 力增 大 ， 削 热 也 大 大增 加 ， 切 刀具 耐 用 度 大大 降低 ， 时 工 件 的加 工 质 量 也 得 不 到保 证 。 同
采 取 隔热措 施 。
ｌ 高速 干 切 削 的关 键 技 术
中图分类 号 ： ＴＧ５ ６ ０ 文献标 识码 ： Ｂ
切削加 工 是 汽车 、 空 航 天 、 源 、 具 等 制 造 航 能 模
（ Ｂ 等 材料 是 干式切 削 刀具 的首 选 材料 ； 切屑 ｃ Ｎ） ②
和 刀具 之 问的摩 擦 因数要 尽 可 能小 ， 常用 的方 法 是 对 刀具 表面 进行 涂 层 （ 层 除 了 有类 似 于切 削 液 的 涂 润 滑功 能外 ， 在刀具 与 切屑 问起 隔热 作用 ， 当于 还 相
一
种对 环境 污染源 头进 行控 制 的清 洁制造 工艺 。高
速 干 切削技术 则将 高速 切削 技术 与干 切削 技术 或准 干 切 削技 术 （ 采用 微 量 切削 液 ） 机地 融 合 ， 合 两 有 结
数控机床中高速切削加工技术的运用探讨工作内容
数控机床中高速切削加工技术的运用探讨工作内容
数控机床是现代科技发展的重要体现,其应用范围广泛,尤其是在制造业中
扮演着重要的角色。
高速切削加工技术是数控机床中的一种重要加工方式,其能够提高加工精度和速度,降低生产成本。
本文将探讨数控机床中高速切削加工技术的运用,以及其工作内容。
一、高速切削加工技术的特点
高速切削加工技术是指使用高速切削工具对材料进行切削加工的方法。
其主要特点包括:
1. 高速度:高速切削工具的速度通常在数百至数千公里每小时之间,能够提高加工速度,降低加工成本。
2. 高精度:高速切削工具能够提高加工精度,达到纳米级别的精度。
3. 高效率:高速切削工具能够在较短的时间内完成加工任务,提高工作效率。
4. 环保节能:高速切削工具具有环保节能的特点,能够在减少能源消耗的同时,提高生产效率。
二、高速切削加工技术在数控机床中的应用
1. 制造精密零部件
数控机床采用高速切削技术可以制造精密的零部件,如航空航天部件、汽车发动机零件、电子零部件等。
这些零部件的精度和表面质量要求高,而高速切削技术能够满足这些要求。
2. 制造高速切削刀具
高速切削技术可以制造高速切削刀具,如刀具、切削工具等。
这些刀具能够用于加工高硬度、高精度的材料,如钛合金、硬质合金等。
3. 加工金属合金
金属合金的加工是高速切削技术的重要应用之一。
金属合金通常具有高强度、高硬度和高韧性,而高速切削技术能够满足这些要求。
干切削的关键技术及其应用【范本模板】
摘要随着当前社会对环境保护的要求越来越高，传统的盲目追求高效率的粗放型生产方式已经不能满足工业生产需要，而提倡最大限度的利用和减少废弃物的集约型绿色生产方式引起了人们的关注。
干切削加工作为绿色制造实施的具体体现，目前已成为了切削加工领域的研究热点之一。
干切削加工过程中,避免了切削液的使用。
在生产安全上看,减少了对工人身体的伤害，并且在食品、医药器械加工方面具有极大优势;从效益上看，大大降低了处理切削液所带来的成本。
干切削加工与普通加工的区别并不是仅仅减少或杜绝了切削液的使用.在普通切削过程中,切削液起到了润滑、冷却、排屑的作用；而在干切削过程中，由于缺少了切削液的辅助作用，切削力、切削热会大量增加，切削区温度急剧上升,刀具磨损和机床变形加剧；同时，工件加工质量变差.要使干切削在规定的时间达到与湿加工相当、甚至超过湿加工的质量和刀具耐用度，就必须对刀具技术、机床技术和加工工艺有更高的要求。
关键词:干切削加工刀具技术机床技术加工工艺目录一、研究现状 (2)二、刀具技术 (2)2.1 刀具材料 (3)2.2 刀具涂层 (4)2.2.1涂层介绍 (4)2.2.2涂层对刀具的影响 (4)2.2.3涂层对加工表面质量的影响 (5)2.3刀具结构 (5)2.3.1刀具结构设计准则 (5)2.3.2刀具机构优化的应用 (6)三、机床技术 (7)3.1干切削对机床的要求 (7)3.2干切削机床机构设计 (7)3.2.1干切削机床支撑件的设计 (7)3.2.3主轴的设计 (7)3.2.4排屑机构的设计 (8)四、工艺技术 (8)五、总结 (8)参考文献 (9)一、研究现状在目前的加工制造过程中，传统的湿切削仍然是主流加工方式。
不仅切削液给周围环境带来不利影响,而且对切削液的处理所带来的成本大大高于刀具成本,而这正是人们在成本计算中容易忽略的。
据美国企业统计，目前，采购、管理、处理切削液的费用已达成本的14％16％,而刀具费用只占成本的4%。
机械制造中的机械加工高速切削技术
机械制造中的机械加工高速切削技术高速切削是机械加工领域中的一项重要技术，它在工件加工过程中使用高速切削工具，以较大的进给速度和转速进行切削，提高了加工效率和加工质量。
本文将介绍机械加工高速切削技术的原理、特点以及在机械制造中的应用。
一、高速切削技术的原理高速切削技术是基于高速运动的切削工具和工件之间的相对运动原理。
在高速切削过程中，切削工具以较高的转速和进给速度与工件接触，形成切屑并进行切削。
相比传统的慢速切削，高速切削具有以下特点：1. 切削速度较快：高速切削在保持刀具刃口整齐的情况下，增大刀具转速和进给速度，从而大幅提高了切削效率。
2. 切削温度较低：高速切削由于切削时间短，切削工具与工件接触时间减少，从而减少了热量在切削区域的积累，使得切削温度低于常规切削。
3. 切削力较小：高速切削采用较高的转速和进给速度，在单位时间内切削的材料量相对较大，切削力得到了有效分散，从而降低了切削力的大小。
二、高速切削技术的应用1. 提高生产效率：高速切削技术在机械制造中广泛应用，能够显著提高生产效率。
通过提高切削速度和进给速度，生产厂商可以在较短时间内完成更多的加工任务，提高了机械加工的效率。
2. 提高加工精度：高速切削技术具有切削温度低、切削力小等特点，能够减小热变形和机械振动对工件加工精度的影响，提高了加工精度和表面质量。
3. 增加工件材料种类：高速切削技术在闪光电火花加工、超硬材料和薄壁工件高速切削等领域应用广泛。
高速切削通过较高的转速和进给速度，能够更好地适应不同材料的加工需求。
4. 降低加工成本：高速切削技术通过提高加工效率和降低切削力，可以减少切削时间和刀具磨损，从而降低了加工成本。
三、机械加工高速切削技术的挑战与发展高速切削技术在机械制造中的应用受到了一些挑战，如切削热问题、切削润滑和冷却问题等。
同时，随着高速切削技术的发展，一些新的切削方式如超声波切削、激光切削等也受到了广泛关注。
为了进一步推动高速切削技术的发展，需要加强研究，探索新的切削理论和方法。
绿色制造—高速干切削概述
绿色制造—高速干切削概述高速干切削是一种先进的切削加工技术，它在提高加工效率的同时，也有效地降低了环境污染和能源消耗。
本文将概述高速干切削技术的原理、应用领域以及对绿色制造的积极影响。
一、高速干切削的原理高速干切削是指在高速旋转的切削工具与工件接触时，不使用冷却液进行冷却和润滑的切削过程。
其原理是通过提高切削速度、降低加工温度和减少摩擦力来实现高效率的切削加工。
在高速干切削过程中，切削温度相对较低，切削力较小，从而减少了工具磨损和加工成本。
二、高速干切削的应用领域高速干切削技术广泛应用于机械制造、航空航天、汽车、电子、光学器件等领域。
例如，高速干切削技术在汽车制造中被用于发动机零部件的加工，可大幅提高生产效率和减少废液处理成本。
同时，在电子器件制造领域，高速干切削技术具备高精度和高表面质量等优势，被广泛应用于半导体芯片、光纤组件等的加工。
三、高速干切削对绿色制造的影响1. 节约能源：高速干切削不需要冷却液，大大减少了能源消耗。
与传统切削相比，高速干切削可节约能源30%以上，减少了对环境的负荷。
2. 降低环境污染：传统切削过程中，大量的冷却液被使用后会成为废液，对环境造成严重的污染。
而高速干切削技术无需冷却液，减少了废液的产生，降低了对水资源的消耗和水污染的风险。
3. 提高生产效率：高速干切削技术采用高速切削工具和高速传动设备，加工速度更快，提高了生产效率。
同时，由于无需处理废液等附加工序，工艺流程更加简化，进一步提高了生产效率。
4. 减少工具磨损：高速干切削的切削速度相对较高，与工件接触时间短，减少了工具磨损。
这可以延长工具的使用寿命，减少了资源消耗和废弃物的产生。
综上所述，高速干切削技术具有降低能源消耗、减少环境污染、提高生产效率和减少工具磨损的优势，为绿色制造的实践提供了重要的技术支持。
随着高速干切削技术的进一步发展和应用，相信将在制造业领域取得更加显著的绿色效益和可持续发展。
干式切削加工技术及其应用
干式切削加工技术及其应用随着环境意识在全球范围内的增强以及环保法规的要求越来越严格，传统加工方式中所用的切削液对环境的负面作用也越来越明显。
与此同时，对环境无污染的绿色制造被越来越多的国家和企业所认可，被称为是可持续发展的现代制造业模式。
干式切削加工由于不使用冷却液，可获得洁净、无污染的切屑，省去了大量处理费用，为用户降低了不少成本。
在这样的历史背景下，干式切削技术就产生了，并从上世纪九十年代中期以来迅速发展，是先进制造技术的一个比较前沿性的研究课题。
一绿色制造的定义近年来,由于严峻的资源和环境形势，产生了绿色制造的概念。
所谓的绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式,是一个面向环境的复杂的制造系统工程,它把制造过程中涉及到的每一个环节、每一个因素都与对环境的影响和资源的利用紧密结合起来。
绿色制造的目标是使得产品从设计、制造、使用到报废、回收、处理的全产品生命周期中,对环境的负面影响达到最小、资源效率最高、能源消耗最低,实现经济效益和社会效益的协调和优化。
据统计,造成全球环境污染的70%以上排放物来自制造业,它们每年约产生55亿吨无害废物和7亿吨有害废物。
因此，绿色制造作为一种新型的制造模式,适应了时代的发展要求，是现代制造业未来的发展方向。
干式切削加工在传统的机械加工方法中，采用了无液切削模式，减少了对环境的污染、节约了大量资源，是绿色制造理念在传统机械加工领域中的一种具体可实践的应用。
二干式切削加工特点（1）切屑干净清洁无污染，易于回收和处理（2）省去了切削液传输，回收，过滤等装置及相应的费用，简化了生产系统，降低了生产成本（3）省去了切削液与切屑的分离装置及相应的电气设备。
机床结构紧凑，减少占地面积（4）不会产生环境污染（5）不会产生与切削液有关的安全事故及质量事故。
三干式切削实施条件1. 干式切削的刀具技术（1）刀具应具有优异的耐热性能(高温硬度)与耐磨性能（2）尽量减小刀具与切屑间的摩擦系数（3）减少对切削液排屑作用的依赖2. 干式切削的机床技术切削热传出和切屑、尘埃的排出要迅速。
高速切削加工技术及其应用探讨
主 要 由冲压 、焊 接 、涂装 、总装 、 发动机及 传动 器等 高 速 生产 线组 成 ，该条 生产 线上 每 年 的汽车产 量 约为 １ ５ 万 辆 ，大 约每 分 钟便 可 生产 １ ． ５ 辆 轿 车 ，生 产 效率 惊人 。 国 内的大众 桑塔 纳汽 车 生产 线也 是 如此 。就 国外来 说 ， 美 国Ｇ Ｍ 发 动机 总成 工厂 的高 速柔 性 自动 生产 线、福 特汽
据普 通 的切 削加 工方法 ，通 常 是在 退火 之后 进行 铣 削加 工 ，在 这一 流程 结束 后进 行 热处理 加工 、磨 削加 工 以及 电火花 加工 ，在 工序 的 最后还 要进 行打 磨 ， 同时进 行抛 光 。由此看 来 ，普通 工 艺方 法不仅 耗 时较 长 ，加工 复杂
难 以控 制 ， 同时 还 要 考 虑 手 工 制作 中 的误 差 ， 费 时 费
公司 以及 Ｉ Ｎ Ｇ Ｅ Ｒ Ｓ Ｏ Ｌ Ｌ 机 床 功底 合 作研 制 的以Ｈ Ｖ Ｍ ８ ０ ０ ￣ 式
加 工 中心 为主 的汽 车生 产线 也是 采用 此 种工 艺 ，取 得 了
巨大 成功 。
能有效减少刀具的磨损，提高加工质量。
２ 高速 切 削加工技 术 的应用
高速 切 削加 工技 术 由于 具备 上述 的诸 多优 点 ，具 有
后 ，其零 件减 少 了４ ２ ％ ，有 效提 升 了转 配效 率 。
学报 ，２ ０ １ １ ，１ ７（ １ ）．
作者简介 ：李 东光，男，山东昌邑人 ，中国海洋大学学
生 ，南车四 方车辆 有 限公 司工程 师 ，研 究 方向 ：金属 加工 和材 料 成型 。
法 。在整 体制 造法 中， 由于有 些构件 的特 殊 性 ，需要 在
高速干切削技术及其实现
高速干切削技术及其实现摘要：在切削加工中大量使用切削液进行冷却、润滑，不但提高了加工成本，也带来了环境污染，消除这些问题的合理措施是采用高速干切削方式。
提出了干切削技术的新内涵，分析了实现高速干切削的机床技术、刀具技术和工艺技术。
通过该技术实现了绿色制造，保证了企业的经济效益和社会效益最优化。
0 前言高速切削加工因具有增进生产效率、减少切削力、提高加工精度和表面质量、降低生产成本，且可加工高硬材料等诸多优点，已在航空、汽车、模具等制造业界得到广泛应用，并取得了显著的经济效益。
在高速加工中，通常都大量使用切削液，以发挥其润滑、冷却、排屑作用。
但随着绿色制造、清洁制造等生产理念的成熟，人们越来越清醒地意识到大量使用切削液所带来的负面影响：①零件的生产成本大幅度提高。
有统计数据表明，在零件加工总成本中，切削液费用约占16%，而刀具费用只占总成本的4%。
②造成对环境的严重污染，破坏生态环境，不利于可持续发展战略的实施。
③直接危害车间工人的身体健康。
为提高产品竞争力，实现经济效益与社会效益的统一，本研究探讨将高速切削加工和干切削技术有机结合的高速干切削技术，对于实现绿色制造及指导业界的生产，具有重要的现实意义。
1 高速干切削技术的内涵在所见论述干切削技术的文献中，干切削技术通常都是指不使用切削液来进行切削加工的技术方法，是相对于传统的使用切削液加工(湿加工)方法而言的。
笔者认为这只是狭义上的干切削技术，今天更应该从广义上来理解干切削技术：只要是在加工过程中不使用切削液或很少使用切削液，加工出的工件和形成的切屑是干燥的、“干净”(清洁)的且能保证加工质量的方法就应归人干切削技术范畴。
如采用最小量润滑技术(Minimal Quantity Lubrication)法加工时，工件和切屑可保持干燥，过去称之为“准干切削”(Near-Dry cutting) ，实际上从广义来说，可认为其属于干切削范畴。
所以高速干切削技术可表述为：高速干切削技术是使用高速切削加工方法，在切削过程中不使用切削液或使用微量切削液，加工出的工件和形成的切屑是干燥的、“干净”(清洁)的高精度、高效率的先进加工技术。
高速切削加工技术在模具制造中的应用简析
高速切削加工技术在模具制造中的应用简析摘要：在模具制造加工中运用高速切削技术，可以有效的提高加工速度、质量与零配件的精度，因此将高速切削技术应用于模具制造加工中有着非常重要的意义，高速切削技术也发挥出了非常显著的效果。
关键词：高速切削；技术；特点；模具制造1高速切削加工技术概述近年来我国模具制造行业发展较快，模具制造的精度、质量都有了很大提升。
由于模具质量直接关系到产品质量，更关系到我国的技术发展水平，更为先进的高速切削加工技术被引入到模具制造加工中。
1.1高速切削技术的发展在20世纪80年代，首先就是在航空领域，飞机制造业往往需要的零配件更要求精准和质量，这一技术的诞生对飞机制造业的发展带来了不可估量的积极作用。
后来在一些模具制造业也开始崭露头角，尤其是在模具制造中，只有有合格的模具，才可以在保证加工质量的前提下缩短生产时间。
高速切削技术的诞生将这些问题全都解决了。
高速切削技术结合了精加工、干硬切削加工，这一创造性的技术极大地缩短了模具的生产时间，提高了生产销率，从而也保障了经济收益[1]。
1.2高速切削加工技术的特点高速切削技术与传统意义上的切削技术相比，其高速度高效率的特点是一个无法超越的事实，也由于它具有这一特点，使得在做切削加工时不易让薄一些的零部件受到损害，从而达到保障质量的功效。
1.2.1生产高效率高速切削技术本身自带高速度这一无法抹掉的特点，也是由于这一特点，让它保障了生产上的高效率。
在该技术中，其主轴的旋转速度和进给速度在配件还没来得及做出反应的情况下就已经完成了加工，减少了资源的浪费，让模具制造业实现了一次过的梦想。
1.2.2加工质量高高速切削技术的高效率的特点，让高速切削技术在具体应用中，还保证了高质量的特点。
由于它可以实现一次过，所以减少了切削技术在制造复杂零件或是薄软零件时的横向切削力，可以保障一些精准部位实现不变形的效果，很大程度上提升了模具制造业中零件质量和耐磨性。
高速干式切削加工技术及其应用
高速干式切削加工技术及其应用来源：慧聪网1.引言随着“21世纪绿色制造工程”的提出和实施，高速干式切削加工技术日益成为人们关注的焦点和热点。
迄今，大多数金属切削加工仍是以使用切削液的湿式加工方式来进行。
切削液具有冷却、润滑、排屑、清洗、防锈等功能，并对延长刀具使用寿命、保证加工表面质量起着重要作用。
但是，在切削过程中使用切削液，一方面造成了资源和能源的巨大浪费（据德国公司的统计资料，切削液使用费用占总制造成本的16%，而切削刀具费用仅占总制造成本的3%～4%）。
另一方面，切削液会对环境产生较严重的污染，甚至会危害工人健康。
随着全球环境保护意识的不断增强和环境保护立法的日益严格，对环境无污染的“绿色制造”被认为是可持续发展的现代制造业模式。
为使金属切削加工尽可能达到绿色制造的要求，可减少环境污染、节省资源和能源的高速干式切削技术越来越多地受到人们的关注。
所谓高速干式切削加工，是指在高速机械加工中，为保护环境、降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液。
高速切削加工具有以下优越性：（1）随着切削速度的提高，单位时间内的材料切除率（切削速度、进给量和切削深度的乘积，v×f×ap）增加，切削加工时间减少，从而可大幅度提高加工效率，降低加工成本。
（2）在高速切削加工范围内，切削力随着切削速度的提高而减小，根据切削速度的提高幅度，切削力平均可减少30%以上，有利于对刚性较差的零件和薄壁零件的切削加工。
（3）高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，可带走大量切削热。
切削速度愈高，带走的热量愈多（约90%以上），传给工件的热量大幅度减少，有利于减小加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。
（4）从动力学的角度，在高速切削加工过程中，切削力随切削速度的提高而降低，而切削力正是切削过程中产生振动的主要激励源。
转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的加工表面粗糙度对低阶固有频率最敏感，因此高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。
高速干切削加工的刀具技术及其应用
４２ ／ｉ ４ ｍ ｍｎ或更高的速度下加工灰铸铁。
ｉ 、ｉＮ ＴＡ Ｎ和 Ａ ： １ 等涂层 ， Ｏ 这类涂层表面硬度高 ， 在 Ａ ： １ 陶瓷基体中添加 ２ ％～ ０ Ｏ ０ ３ ％的 ＳＣ晶须即可 ＴＣ ＴＣ 、ｉ １ ｉ 制 成 晶须增 韧 陶瓷 材料 ，ｉ ＳＣ晶须 的作 用 犹 如加 强 筋 ， 成 耐磨 性 能 好 ， 氧 化性 强 ； 抗 另一 类 则是 “ ” 层 ， 称 “ 软 涂 也 自 ，如 ＭｏＪ ｏｗｓ ｗ、ａＪ ａＷＣＷ 等涂层 ， Ｓ Ｍ 、 ＃ Ｔ ＳＴ 、 ／ 为阻挡或改变裂纹扩展方 向的障碍物 ，使刀具 的韧性大 润滑涂层 ” 它们与工件的摩擦系数很低 ，能减少切削力和降低切削 幅度 提高 ， 一种 很 有发 展前 途 的刀 具材 料 口 是 。
易引 起 化学 反 应 ， 以及 不能 于加 工 软 的和 粘性 的材料 时 ， 有较 好 的抗 积 屑 瘤性 能 ， 表 色 金 属 中铁 有较 强 的亲 和力 ， 经受切削区超过 ６ ０ ０ ％的高温。 主要适用于非铁工件的加 面质 量好 。
Ｊ２ 陶 瓷 ．
工， 如铜合金、 铝合金（ 特别是高硅铝合金 ） 及钛合金等有 色金属和极高耐磨性的复合材料 ，但不适合于铁基材料 的加工 。 采用锋利的切削刃和大正前角能够高效切削 ， 使
切 削压 力 和积 屑瘤 达 到最 小 。
２ 刀具 的涂 层 技术
主要 有 氧化 铝 陶瓷 、氮 化硅 陶 瓷 、ｉ ＳＣ晶须增 韧 陶瓷 和纳 米 晶粒 陶瓷材 料 等 。它们 比硬 质 合金 有 更高 的化 学 稳定 性 ， 在高 速切 削 下进 行 长时 间 的加 工 。 化铝 可 以 可 氧 耐非 常 高 的温 度 ，但 由于它 的韧 性 很低 ，若工 作 条 件 不 好 ， 容易 破碎 。 极
高速切削加工技术的特点及应用要求_熊建武
高速切削加 工与传统的切 削加工主要区 别在 于主轴转速、进给速 度、加工速 度和切削参数 等方 面。高速切削加工采用高 转速、快进 给、快的 加工 速度和小切削参数; 而传统数控 加工采用低转速、 低进给、低的加工速度和大切削参数。高速切削加 工具有下列特点 [ 1, 2] 。
Characteristics and Apply R equest of H igh Speed M achining Technology
XIONG Jianw u, ZHOU Jin* , CHEN X iangshun
( D epartmen t ofM ach in e and E lectricity E ngineering, H unan R ai lw ay Profess iona-l Techno logy C ollege, Zhuzhou 412001)
( 4) / 有利 于薄壁零 件加工 0。 由于切 削速度 高, 切削参数小, 切削力降低 30% ~ 90% , 尤其是径 向力大幅减小, 特别适用于薄壁细肋件的高速精密 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. 005 mm。
( 5) 高速切削可加工各种难加工材料。对于镍 基合金和钛合金使用传统加工 方法, 切 削温度高, 刀具磨损严重, 而采用高速 切削加工, 切削速度可 达 ( 100- 1 000) m /m in, 可有效减少刀具磨损, 提高 加工质量。对于硬脆材料和高塑性材料, 采用高速 切削加工亦可得到较满意的加工质量。
m in; 铣削 ( 300~ 6 000) m /m in; 钻削 ( 200 ~ 1 100) m /m in; 磨削 ( 9 000 ~ 21 600) m /m in。按材料划定 高速切削 范围: 镍 基合 金 70 m /m in 以 上, 钛合 金 120 m /m in以上, 钢材 380 m /m in以上, 铸铁 700 m / m in以上, 铝材 1100 m /m in以上, 塑料 1 150 m /m in 以上。
高速切削关键技术及其运用
．高速切削技术概述1.1高速切削的概念高速切削（HighSpeedCutting）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倍～10倍的切削加工，有时也称为超高速切削（Ultra2 high Speed Cutting）。
也有将主轴转速达到10000r/min～60000r/min，快速进给速度40m/min以上，平均进给速度10m/min以上，加速度大于1g的切削加工定义为高速切削。
对于不同的工件材料和加工工艺，高速切削速度（切削加工的线速度，单位m/min）范围也不同。
按工件材料划分，当切削速度对钢材达到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，被认为是合适的高速切削速度范围；按加工工艺划分，高速切削速度范围为：车削700m/min～7000m/min，铣削300m/min～6000m/min，钻削200m/min～1100m/min，磨削5000m/min～10000m/min。
高速切削概念是德国切削物理学家萨洛蒙（CarlSalomon）于1931年提出的，现在人们常用“萨洛蒙曲线”来表示。
他认为，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，一定的工件材料对应有一个临界切削速度，此处切削温度最高，但当切削速度超过临界值后，切削温度不但不升反而下降。
对于每一种工件材料，都存在一个速度范围，在该范围内，由于切削温度太高，刀具材料无法承受，切削加工不能进行，这个范围称之为“死谷”。
如果切削速度能越过“死谷”，在高速区工作，则有可能用现有的刀具进行高速切削，切削温度与常规切削基本相同，从而大大减少切削工时，大幅度提高机床生产效率。
1.2高速切削技术的特点高速切削速度较之常规切削速度几乎高出1个数量级，其切削机制异于常规切削。
由于切削机制的改变，使得高速切削技术具有如下特点。
探析高速切削技术的发展及其应用
Hale Waihona Puke 探析 高速切 削技术 的发展及其应用
吴世 卿 张 哲
（ 沈阳机床 集团中捷机床有 限公司 ，辽宁 沈 阳 １ １ ０ １ ４ ２）
大提 高了加工效率。按 高速切削单位功率比，材料切除率可提高 ４ Ｏ ％ 以上 ，有利于延长刀具使用寿命 ，通常 刀具耐用度可提高约 ７ Ｏ％ 。 （ ４ ）可实现高精切削：应用高主轴转速 、高进给速度的 高速切 削加 工，其激振频率特别高 ，已远远超 出机床一工件一刀具系统 的 固有频率 范围，使加工过程平稳 、振动较小 ，可实现 高精度 、低粗 糙度加工。高速切 削加工 获得 的工件表面质量几乎可与磨 削加工相 【 关键词 】 高速切削 ；高 精 ；加工工艺 比，高速 切削加工可直接作为最后一道精加 工工序 。 （ ５ ）高能效带来 良好的技术经济 效益 ：高速切 削加工将 缩短加 １ 引 言 随着科学技术的快速发展， 制造行业核心技术朝着高速、 高精 、 工时间提高刀具耐用度，提高能源和设备的利用率从 而取 得较 好的 高能效和智能化的方 向迈进 。高速切削技术 以高效率 、高精度和高 技术经济效益；该技术的应用使得零件工件 热变形 小，提 高加 工精 表面质量为基本特征， 成为当今制造业中一项快速 发展 的高新技术 。 度 ，提高工件表面质量；高速切削可 以实现干式切削，减 少甚至不 在常规切削加工 中备受困扰的一系列 问题 ，通过高速切削加工的应 用 切 削 液 ， 减少 污 染和 能耗 。 用得到 了解决 。与传统切 削加工相 比，高速切 削加工 发生 了本质性 高速切削作为高效切削加工的新方法 ，在传统模具加工薄弱的 的飞跃 ，切 削机理也发生 了根本 的变化 。高速切 削和常规切 削相 比 领域有着 巨大应用潜力，尤其是在加工复杂曲面、工件本 身或刀具 对实现高精度 、高质量零件加工方面具有显 著的优越 性，因此 ，高 刚性要求较高的加工领域等 。目前主要应用于汽车、模具、航天航 速切削加工越来越 引起人们的关注 ，并在航 天、汽车 、模具制造 、 空等制造领域，对于薄壁类零件和细长的工件，一些整体 构件需要 光 电工程和仪器仪表等行业中获得越来越广泛的应用。 比较大 的材料切除率 ，采用高速切削 ，切削力显着降低，热量被切 ２高速切 削技术概 念解析 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 高速切 削加 工概念 是指当切 削速 度提高到某～特定预值 范围， 响而造成其变形 的问题 ，大大提高 了加工质量。其次，由于切削抗 随着切 削速度提 高，铁屑将带走切 削热量使切 削温升保持稳定甚至 力小，刀具磨损减缓 ，高锰钢 、淬硬钢 、奥 氏体 不锈钢 、复合材料、 降低 ，因此可避 免由于切 削温度过 高而 造成 刀具磨损 等不利 于切 削 耐磨铸铁等用传统方法难 以加工的材料 ，可 以研究采用数控高速切 的问题从而获得 良好的加工效益。 该技术不仅 包含着切削过程的 高 削技术来加工。 速 ，还包含 工艺过程 的集 成和优化 ，是 一个可 由此获 得良好经济效 ４ 高速切 削中刀具 系统的应用分析 益 的高速度 的切 削加工 ，是技术和效益 的统 一。随着 制造工业 的快 高速切削加工不仅仅是主轴转速 的提高 ，而是指整体加工时间 速发展 以及 高速切 削技术 的不 断应用逐渐形 成了围绕 该技术 的诸 多 的缩短 。因此 ，高速切削加工不仅要求切削刀具具有很高的刚性、 特性研宄领域 ，该技术在 发达 国家 的研 究相对较 早，经历 了理论基 安全性 、柔性、动平衡特性和操作方便性，而且对刀具系统与机床 础研 究、应用基础研 究以及应用研 究和 发展应用 ， 目前已经在一些 接 口的连接刚度 、精度 以及刀柄对刀具的夹持力与夹持精度等都提 领域进入实质应用阶段 。 出了很高的要求 。所谓刀具系统即 由装夹刀柄与切削刀具所组成的 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 完整刀具体系 。装夹刀柄与机床接 口相配 ，切削刀具直接加工被加 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 工零件 ，两者极为重要 。高速切削加工刀具系统必须满足 以下要求： 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 刀具结构 的高度安全性作为应用于高速切削加工的刀具系统，其结 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 ， 构必须具有高度安全性 ，以防止刀具高速回转时刀片飞出 ，并保证 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 ） 旋转刀片在 ２倍于最高转速时不破裂 。刀具系统优异的动平衡性用 Ｘ １ ０ ５ ｍ． ｒ ／ ｍ ｉ ｎ ，则认为是高速加工 。生产实践中，加工方法不 同、 于高速加工 的刀具系统的动平衡性能是至关重要的。 由理论力学知 材料不同 ， 高速切 削速度也相应不 同。 一般认为车削速度达到 （ ７ ０ ０ － 识可知，离心力 Ｆ ＝ ｍ ｒｕ ２ ， 当刀具系统动平衡性能较差时 ，高速旋 ７ ０ ０ ０）ｍ ／ ｍ ｉ ｎ ，铣 削的速度达到 （ ３ ０ ０ ￣６ ０ ０ ０ ）ｍ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ，即认为是高速 转 的刀 具 会 产 生 很 大 的离 心 力 ，从 而 引 起 刀 杆 弯 曲并 产 生 震 动 ，其 切削 。 。 结果将使被加工零件质量降低 ，甚至导致刀具损坏。高的系统刚性 ３商 速切 削技术优 势及 其应用领域分析 ： 刀具系统的静、动刚性是影响加工精度及切削性能的重要因素 。刀 高速切 削技术 不仅涉及到 高速加工 工艺 ，而且还包括高速加工 具系统刚性不足将导致刀具系统振动或倾斜 ，使加工精度 和加工效 机床 、数控系统、高速切 削刀具及 Ｃ Ａ Ｄ ／ Ｃ Ａ Ｍ技术等 。模具 高速切 削 率 降低。同时，系统振动又会使 刀具磨损加剧 ，降低机床使用寿命 。 加工技术 目前已在发达 国家的模具制造业 中普遍应用 ，是 由于其具 ５ 结 语 有传统加工无可 比拟 的优势 ，因此该技术是今后加工技术必然 的发 高速切削技术作为先进制造技术之一 ，是机械制造业发展的必 展 方 向 。与 传 统 的常 规 切 削技 术 相 比 ，现 将 高速 切 削 的优 势 与 技 术 然趋势。在我国发展高速切削技术必须紧密结合我国国情 ，有针对 特点分析如下： 性 、有步骤地分阶段进行，从全局出发，协同发展。高速 切削生产 （ １ ）减少由切削造成 的工 件热变形 ：高速切削加工过程，９ ５％ 实际急需较为成熟的高速切削工艺规范。只有这样才 能在 较短的时 以上的切削热量将被切屑带离工件 ，加工表面 的受热 时间短 ，工件 间 内改变我国高速切削工艺落后的面貌，充分发挥我国已颇 具规模 积聚热量极少 ，零件不会 由于温升 导致 热变形 ，有利 于提高表面精 的进 口高速切削机床的作用。这必将带动高速切削相 关技术 的迅 速 度 。因此 ，高速切削特别适合于加工容易发生热变形 的零件 。 发展，有利于我国国产高速切削机床研制成 功，从根 本上 振兴我国 （ ２ ）工件表层切削力低 ：和常规切削加 工相比，高速切 削力至 的 机 械 制 造 业 。 少 降低 ３ ０％ ，可有效控制加工系统 引起 的振动 ，这对于加工刚性 参考文献 ： 较差 的零件 （ 如细长轴 ，薄壁件等） 来说 ，可减少加工变形 ，提高零 【 １ ］ 张柏霖 速切削技 术及应 用［ Ｊ ． 北京：机械工业 出版社， ２ ０ ０ ２ ． 件加工精度 。 ［ ２ 】 刘战强． 高速 切削刀具的发展现状 ｍ． 工具技术， ２ ０ ０ １ ．
高速切削（HSC）技术、装备及应用初探
当前以⾼速切削为代表的⼲切削、硬切削等新的切削⼯艺已经显⽰出很多的优点，成为制造技术提⾼加⼯效率和质量、降低成本的主要途径。
⼀、⾼速切削技术 （⼀）⾼速切削的提出1931年，德国切削物理学家萨洛蒙（Carl.J.Salomon）博⼠提出⼀个假设，即同年申请德国专利的所罗门原理：被加⼯材料都有⼀个临界切削速度，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、⽚状到碎屑状发展，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。
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诸多相关的硬件和软件技术。
只有在这些技术充分发展的基础上，建⽴起来的⾼速切削技术才具有真正的意义。
所以要发挥出⾼速切削的优越性能，必须是CAD/CAM系统、CNC控制系统、数据通讯、机床、⼑具和⼯艺等技术的完美组合。
论高速切削加工技术的应用
论高速切削加工技术的应用【摘要】随着模具制造业的迅猛发展，高速切削技术已被广泛应用。
但我国的模具制造加工技术仍已电火花和普通机加工为主，与西方发达国家存在差距。
高速切削可以节省切削液、刀具材料和切削工时，从而可极大限度地节约自然资源和减少对环境的污染，提高生产率和产品质量，被公认为21世纪实现制造业可持续发展的关键技术。
【关键词】高速切削模具机械制造加工工艺随着模具制造业的迅猛发展，高速切削技术已被广泛应用，但我国的模具制造加工技术仍已电火花和普通机加工为主，与西方发达国家存在差距。
高速切削可以节省切削液、刀具材料和切削工时，从而可极大限度地节约自然资源和减少对环境的污染，提高生产率和产品质量，在缩短模具制造周期并降低成本方面有着很光明的应用前景。
一、关于高速切削技术高速切削技术可以追溯到20世纪30年代德国Carl Salomon博士提出的高速切削理论。
与传统切削相比，高速切削具有更高的切削速度和加工效率；并且加工后的表面质量高，可直接加工硬度达50-60HRC的淬硬材料以实现“以切代磨”。
对比传统模具加工中的电火花加工，高速切削节省了电极设计加工的过程，加工精度显著提高，大幅度减少甚至取消了钳工的抛光量与打磨配研量，加工效率得到大幅度的提高。
有统计证明：对于复杂程度一般的模具，高速切削至少可减少40%的加工周期甚至更多。
即使对于一些形状特别复杂（例如带有深槽、窄缝）的模具型腔面，仍需要采用电火花加工，高速铣削也可帮助获得更高质量的电加工石墨电极。
二、高速切削的技术特点高速切削之所以得到工业界越来越广泛地应用，是因为它相对传统加工具有显著的优越性，具体说来有以下特点：（一）生产效率有效提高。
高速切削加工允许使用较大的进给率，比常规切削加工提高5～10倍，单位时间材料切除率可提高3～6倍。
当加工需要大量切除金属的零件时，可使加工时间大大减少。
（二）至少降低30%的切削力。
由于高速切削采用极浅的切削深度和窄的切削宽度，因此切削力较小，与常规切削相比，切削力至少可降低30%，这对于加工刚性较差的零件来说可减少加工变形，使一些薄壁类精细工件的切削加工成为可能。
高速加工技术的关键技术及应用
高速加工技术的关键技术及应用高速加工技术是一种在短时间内高效精确地完成加工任务的技术。
它的应用领域广泛，包括航空航天、汽车制造、电子通讯、模具制造等。
高速加工技术的关键技术主要包括五轴加工、超声波加工、高速切割技术等。
首先，五轴加工技术是高速加工技术的重要组成部分。
五轴加工技术是利用五轴数控机床实现多个方向的加工能力，使工件可以在不同方向上进行切削，从而提高加工效率和加工质量。
这项技术可以实现更复杂的加工任务，如曲线曲面的加工、倒角和开槽等。
五轴加工技术的应用领域广泛，包括航空航天、汽车制造、模具制造等。
其次，超声波加工技术也是高速加工技术的一项重要技术。
超声波加工技术利用超声波振动产生高频微小振动，通过磨料和工件之间的相互磨擦来实现加工效果。
这种加工技术在硬脆材料的加工中具有独特的优势，如陶瓷、半导体材料等。
超声波加工技术的应用能够提高加工精度和加工质量，尤其适用于微细加工和高难度加工。
另外，高速切割技术也是高速加工技术的一种重要技术。
高速切割技术是通过快速旋转的刀具对工件进行切割，具有高效、准确和快速的特点。
高速切割技术的应用非常广泛，包括机械加工、模具制造、汽车制造等。
这种技术能够有效地提高加工效率和降低加工成本，同时还能够实现对各种材料的高精度切割。
除了以上所述的关键技术，高速加工技术还需要配合一系列的辅助技术和设备，例如智能化控制技术、刀具材料技术、冷却系统技术等。
这些技术的综合应用可以进一步提高高速加工技术的效率和精度。
高速加工技术的应用非常广泛。
在航空航天领域，高速加工技术可以用于制造飞机零部件、发动机叶片等高精度零件。
在汽车制造领域，高速加工技术可以用于制造发动机缸体、汽缸套等零部件。
在电子通讯领域，高速加工技术可以用于制造PCB电路板、高频电子元件等。
在模具制造领域，高速加工技术可以用于制造塑料模具、铝合金模具等。
总而言之，高速加工技术的关键技术包括五轴加工、超声波加工、高速切割技术等。
高速干式切削在齿轮加工中的应用研究
关键 词 ：切削液 ；高速干式切削 ；齿轮加 工 ；刀具
中 图 分 类 号 ：Ｔ １ Ｐ ６ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文童 编 号 ：１ ０ — １ ４ ２ １ ） ６ ０ ７ ０ ９ ０ （ ００ ０—０ ３ — ３ ０ ３
Ｄｏｉ １ ３ ６ ／ ． ｓ １ ０ －０ ４． ０ ． ６ １ ： ９ ９ ｊ ｉ ｎ． ０ ９ １ ２ １ ０ ． ０． ｓ ３ ０ ３
质 、废 油 处 理 、工 件 清 洗 以及 切 屑 的除 油 处 理 等 费 用 。按 照 环 保 观 点 ，切 削 油 中要 限 制 使 用 硫 化
究 相 关 技 术 ，但 由 于硬 质合 金材 料 的 昂贵 和 刀具
物 ，禁 止 含 有 氯 化 物 和 异 味 ，否 则 对 生 态 环 境 及
、 ｌ
ｌ Ｉ ８
高速干式切 削在齿轮加工 中的应 用研 究
Ｒｅｓ ｅａｒ ｆ ｇｅａｒｐｒ ｃｈ ｏ ｏｃｅｓｓ ｎｇ ｔ ｉ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ｂａｓ ｉ ｅｄ ｏｎ ｈ ｇｈ－ ｓｐｅｅｄ ｄｒ ｙ ｃｕｔ ｉ ｔｎｇ
付胡 代 ，韩 立 强，杨 威
０ 引言
传 统 的 齿 轮 加 工 中 ，通 常 使 用 切 削 液 来冷 却
刀具 和 工 件 ，减 少 磨损 ，将 切 屑从 机 床 上 冲 走 ， 因 而 需 要 配 置 油 箱 及 油 路 系 统 ， 以 及 防 护 油 变
使 制 造 业 减 少 资 源 消 耗 和 尽 可 能 少 地 产 生 环
能 的提 升 ； 国外 资料 表 明 ，干 切 工艺 的 工件 表面 粗糙 度值 可 以降低 ４ ％左 右 。可 见 ，从保 护 环境 、 ０
用 ，在 生 产 效 率 大 幅 度 提 升 、表 面 质 量 明 显 改 善 的 同时 ，生 产 成 本 有 所 下 降 。 目前 ， 国外 为 了取
干式切削加工技术及其应用
干式切削加工技术及其应用2009-5-18id=zoom>制造业是产生工业污染的主要来源之一，其中传统加工所使用的切削液给环境造成了严重的污染。
随着人们对环境保护的日益重视，尤其是环境保护法规的严格实施，对制造业产生的环境污染提出了更高的要求。
一种能减少对环境污染、节约资源和能源的绿色制造技术——干切削加工技术，越来越受到人们的重视。
近年来，许多发达国家在工厂条件允许的情况下正积极地采用干式切削加工技术，以达到减少切削加工的润滑污染、降低加工成本的目的。
1 干式切削加工相关技术干式切削加工技术是在无冷却或少许润滑油、剂的条件下，采用高切削速度进行切削加工的方法。
在于式切削条件下，失去切削液、冷却、清洗、排屑的作用，切削条件非常恶劣。
在切削区域会产生大量的切削热将无法及时的散发，温度和切削力大幅度上升，摩擦力增大，刀具磨损加快，生产效率降低。
因此要使干式切削加工工艺得到很好地推广，充分发挥其优势，克服其缺点，就必须要很好地解决干式切削加工相关地技术难题。
刀具结构干式切削刀具应满足以下要求：刀具材料应有良好的耐热性和耐磨性；切屑及刀具之间的摩擦系数要尽可能小；刀具的结构要保证排屑流畅与散热；刀具应有高的强度和抗冲击韧性。
图1 热管式车刀图2 热管式铣刀图3 ALPHA22钻尖结构刀具结构为了保证干式切削对断屑、排屑及自冷却的要求，必须对刀具结构和几何参数进行优化。
如：在切削力较小的情况下，可采用大前角和大圆度切削角；采用负前角或前后刀面凸起，以延缓月牙哇对刀刃的损伤；增大负刃倾角，改善刀刃及刀头的切入状态，提高刀具的抗冲击和抗热震能力。
图1 为热管式车刀结构、图2为热管式铣刀结构。
其结构特点是在车刀的刀体和铣刀的每个刀齿内部制成空心的热管，配以冷气系统，可把大量的切削热量带走。
图3为德国TITEX公司开发的干式深孔钻头“ALPHA22”钻尖结构。
该钻头刀刃经过专门优化设计，以减少刀具与工件间的接触强度。
毕业论文超高速切削技术及其应用
- -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……………………………………………………133．2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………………………………………184.4 超高速切削在汽车制造业中的应用………………………………………18- -优质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 tools0．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。
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高速干式切削加工技术及其应用来源：慧聪网1.引言随着“21世纪绿色制造工程”的提出和实施，高速干式切削加工技术日益成为人们关注的焦点和热点。
迄今，大多数金属切削加工仍是以使用切削液的湿式加工方式来进行。
切削液具有冷却、润滑、排屑、清洗、防锈等功能，并对延长刀具使用寿命、保证加工表面质量起着重要作用。
但是，在切削过程中使用切削液，一方面造成了资源和能源的巨大浪费（据德国公司的统计资料，切削液使用费用占总制造成本的16%，而切削刀具费用仅占总制造成本的3%～4%）。
另一方面，切削液会对环境产生较严重的污染，甚至会危害工人健康。
随着全球环境保护意识的不断增强和环境保护立法的日益严格，对环境无污染的“绿色制造”被认为是可持续发展的现代制造业模式。
为使金属切削加工尽可能达到绿色制造的要求，可减少环境污染、节省资源和能源的高速干式切削技术越来越多地受到人们的关注。
所谓高速干式切削加工，是指在高速机械加工中，为保护环境、降低成本而有意识地减少或完全停止使用切削液。
高速切削加工具有以下优越性：（1）随着切削速度的提高，单位时间内的材料切除率（切削速度、进给量和切削深度的乘积，v×f×ap）增加，切削加工时间减少，从而可大幅度提高加工效率，降低加工成本。
（2）在高速切削加工范围内，切削力随着切削速度的提高而减小，根据切削速度的提高幅度，切削力平均可减少30%以上，有利于对刚性较差的零件和薄壁零件的切削加工。
（3）高速切削加工时，切屑以很高的速度排出，可带走大量切削热。
切削速度愈高，带走的热量愈多（约90%以上），传给工件的热量大幅度减少，有利于减小加工零件的内应力和热变形，提高加工精度。
（4）从动力学的角度，在高速切削加工过程中，切削力随切削速度的提高而降低，而切削力正是切削过程中产生振动的主要激励源。
转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的加工表面粗糙度对低阶固有频率最敏感，因此高速切削加工可大大降低加工表面粗糙度。
（5）高速切削可加工硬度45～65HRC的淬硬钢铁件，如采用高速切削加工淬硬后的模具，可减少甚至取代放电加工和磨削加工，满足加工质量的要求。
2.实现高速干式切削加工的关键技术在高速干式切削加工中，由于切削过程缺少切削液的润滑、冷却、排屑等作用，相应地会出现以下问题：（1）由于缺少切削液的润滑作用，高速干式切削加工中的切削力会大大增加，刀具与工件之间的振动会加剧，从而导致工件加工表面质量变差，刀具磨损加快，刀具使用寿命缩短。
（2）由于缺少切削液的冷却作用，高速干式切削加工会在加工瞬间产生大量热量，这些热量主要集中在切屑中，会影响切屑的成型，过热的高温环境会导致形成带状和缠结状切屑并缠绕在刀具上，影响后续切削，加剧刀具磨损。
如不及时将热量从机床的主体结构中排出，同样会使机床产生严重的热变形，影响加工精度和降低工件表面质量。
（3）在高速干式切削加工某些材料（如石墨电极等）时，会产生大量粉尘，如不能及时清除，会严重损害操作工人的身体健康，同时细微颗粒也会侵入丝杠、轴承等机床关键部件，加大机床的磨损，影响机床的加工精度和稳定性。
（4）由于高速干式切削加工与高速湿式切削加工的切削过程有所不同，为使机床能够稳定地完成切削过程，需要对原来高速湿式切削加工选用的切削参数作相应修改和调整，才能应用于高速干式切削加工。
为了解决以上问题，使高速干式切削加工在规定时间内达到与高速湿式切削加工相当（甚至更高）的加工质量和刀具耐用度，就必须对包括机床、刀具、工件以及切削参数在内的整个工艺系统进行全面的考虑权衡，并采取相应的工艺措施，以弥补高速干式切削加工的不足。
2.1 高速干式切削加工机床技术由于高速干式切削加工机床不再使用切削液，必然导致其整体结构及布局的变化，主要体现在对机床的隔热性能、排屑速度、洗尘效果和机床基础构件的三刚度（静刚度、动刚度和热刚度）等方面提出了更高要求。
(1)选用三刚度高的高速机床由于高速干式切削加工过程中会产生更大的切削力和更多的切削热，从而导致刀具与工件之间的振动以及机床的热变形明显增大，因此选用的机床基础构件（如立柱、床身、工作台等）的三刚度要大，如采用人造花岗岩等新材料整体制造床身，不仅三刚度好，而且减振效果明显。
此外，将被认为是“21世纪的新式数控机床”、“机床结构的重大技术革命”的虚拟轴机床与高速干式切削加工技术结合起来，将会获得更好的效果。
(2)采用快速排屑布局应用高速干式切削加工的要点之一是要在切屑中的大部分热量传入机床之前迅速将其排出。
为此，可采取以下排屑方法：①为了便于排屑，高速干式切削加工机床应尽可能采用立式主轴和倾斜式床身，工作台四周应采用倾斜的隔板，这样有助于热切屑迅速坠入排屑槽中。
②借助重力排屑。
以钻削加工为例，可改变机床常规布局，将工件安装在主轴下部，刀具从下向上钻削，在重力作用下，切屑可从孔中顺利排出，而无须使用带压力的切削液来辅助排屑。
③利用虹吸现象排屑。
在钻削加工中，可利用干燥的空气通过虹吸作用吸出孔中的切屑，而无须使用切削液。
④利用真空或喷气系统改善排屑条件。
如日本某公司开发的“洁净回收系统”，采用将刀具部分罩住的结构，利用从内部吹出的压缩空气，使切屑顺着刀具回转方向经螺旋管道排出。
(3)采用热稳定性好的结构和适当的隔热措施机床床身采用热稳定性好的结构和材料，可将切削热的影响降到最低程度。
如采用均衡温度的结构，将床身的左右两侧、顶部和底部设计成四个相通的型腔并注入油液，即可保证整个床身具有相同的温度。
此外，机床立柱与底座等基础构件采用对称结构并选用热容量小的材料，主轴采用恒温水冷装置等，都能提高机床的热稳定性。
采取适当的隔热措施，如排屑槽用绝热材料制造，高速切削区采用绝热罩来隔断热切屑，均可减少排屑过程中切屑传递给机床的热量。
2.2 高速干式切削加工刀具技术(1)开发适合高速干式切削加工的刀具材料为了加速排屑和散热，延长刀具的使用寿命，高速干式切削加工的切削速度一般要高于普通高速加工。
因此，高速干式切削加工刀具材料应具有很高的红硬性和热韧性。
目前，适用于干式切削的刀具材料主要有超细颗粒硬质合金、聚晶金刚石（PCD）、立方氮化硼（CBN）、SiC晶须增韧陶瓷和纳米晶粒陶瓷材料等。
细化后的超细颗粒硬质合金具有很好的硬度、耐磨性、韧性和耐热性。
普通硬质合金的平均晶粒尺寸约为2～3μm，细化晶粒的尺寸约为1～2μm，超细晶粒尺寸则在0.5μm以下。
超细颗粒硬质合金适用于需要大前角的加工场合，可用于制造高速干式切削中使用的钻头、深孔钻等。
立方氮化硼（CBN）材料的硬度高达3200～4000HV，具有很高的耐热性和抗化学腐蚀性，在1200℃～1300℃的高温下仍不会与铁族材料发生化学反应，非常适合对铸铁和淬硬钢等进行高速干式切削。
聚晶金刚石（PCD）材料的硬度约为CBN的2倍，是最硬、最耐磨的刀具材料，其导热性好，热膨胀系数也很小，特别适合对各种铜铝合金、非金属材料和复合材料进行高速干式切削加工。
PCD涂层刀具在高速干式切削加工铝合金工件时可获得良好效果。
用CVD（化学沉积）工艺生产的金刚石涂层刀片适用于铣削加工铝合金。
在Al2O3陶瓷基体中添加20%～30%的SiC晶须即可制成晶须增韧陶瓷材料，SiC晶须的作用犹如钢筋混凝土中的钢筋，它能成为阻挡或改变裂纹扩展方向的障碍物，使刀具的韧性大幅度提高，是一种很有发展前途的刀具材料。
(2)研究开发适合高速干式切削加工的刀具涂层对刀具表面进行涂层处理可减小刀具与工件表面之间的摩擦，减小切削力，降低对切削液润滑作用的依赖。
目前，用于高速干式切削刀具的涂层技术主要有两类，一种是“硬”涂层，如TiN、TiC、Al2O3等。
此类涂层刀具表面硬度高、耐磨性好，其中，TiC 涂层刀具抗后刀面磨损能力很强；TiN涂层刀具则有较理想的抗月牙洼磨损能力。
另一种是“软”涂层，如MoS2涂层、WS2涂层等。
此类涂层刀具的优点是表面摩擦系数很低（约0.01），切削时可减小刀具与工件、刀具与切屑之间的摩擦，故又称为自润滑刀具。
例如，瑞士开发的“MOVIC”软涂层技术在刀具表面涂覆一层MoS2。
切削实验表明，在Si含量为9%的铝合金工件上进行干式攻丝加工时，普通丝锥只能加工20个孔，TiAlN涂层丝锥可以加工1000个孔，而MOVIC涂层丝锥可以加工4000个孔。
TiAlN是高速干式切削常用的涂层材料，它与基于MoS2的“MOVIC”软涂层结合使用时，可获得更好的加工效果。
(3)优化刀具几何形状针对高速干式切削加工的特点，需要对高速干式切削加工刀具的几何形状和结构进行优化：①减少加工刀具与工件表面之间的接触面积。
如加大钻头的导程和倒锥角，以防止切屑阻塞，改善排屑性能。
改进后效果明显，钻孔能力可提高数倍。
如美国Carboloy公司把刀片制成超大正前角（+34°）加强刃，前刀面呈多条弧形沟，以减少切屑与前刀面的接触，使切削温度大大降低，采用常规切削速度加工时，刀具寿命可提高3～4倍。
②考虑刀具表面的最大润滑性，防止产生积屑瘤。
③在高速干式切削加工时，可对细颗粒硬质合金刀具和PCD刀具的切削刃口作微小钝化，以刀具基体的强度来保持刃口的锋锐性，达到降低切削温度的目的。
这样不但可保持刀具的优良性能，还可延长刀具的最佳使用寿命。
④在高速干式切削加工韧性材料时，断屑槽的断屑性能起着十分关键的作用。
可针对不同的工件材料和切削用量，设计相应的断屑槽结构与尺寸，提高切屑折断能力和对切屑流动方向的控制能力。
在封闭空间进行高速干式切削（如干式钻削、干式铰削、干式攻丝等）时，则应增大刀具的容屑槽空间和背锥的锥度。
例如，德国WZL的切削试验表明，在用硬质合金钻头干式钻削回火钢时（孔深30mm，孔径11.8mm，进给速度vc=80m/min，每次进给量f=0.2mm），标准钻头只能钻削约400个孔，而经过优化设计、加宽了钻头排屑槽几何形状的钻头可钻削高达2200个孔，优势明显。
2.3 高速干式切削加工参数的选择针对高速干式切削加工比普通高速切削加工的切削力、切削热明显增大的情况，需要重新考虑权衡和合理选用相应的切削参数，以使高速干式切削加工过程的动态稳定性满足加工要求。
2.4 高速干式切削加工辅助技术如前所述，高速干式切削时切削力大、切削温度高，尤其在对某些超硬材料进行干式加工时难度很大，因此可以采用某些特殊加工辅助技术。
如在对氮化硅（Si3N4）工件进行高速干式切削时，由于该材料的抗拉强度极高，使用任何刀具都会很快破损，此时可采用激光辅助切削技术，即用激光束对工件切削区进行预热，使工件材料局部软化（抗拉强度由750N/mm降至400N/mm），这样可改善材料的可加工性，使切削力减小30%～70%，刀具磨损降低80%左右，切削过程中的振动也明显减少，材料切除率大大提高，使高速干式切削得以顺利进行。