数控高速切削加工技术在机械制造中的应用
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。
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
高速切削加工技术的研究及其推广应用
２２ 现 代 高速 切 削技 术 的概 念 ．
目前 国内对高速加工 、高速切削技术普遍 存在一些观念误 区。
其一 ， 认为高速机床 ＝ 高速切削 ＝ 高速加工 ； 二 ， 为高速加工技 其 认 术可适用于任何企业。 这两种观点都失之于片面 。 高速加工的实现 并不仅仅取决于机床主轴的 回转速度和直线运 动速度 ， 而是与多种 技术条 件（ 如刀具直径 、 齿数 、 刃 零件 、 表面状况等） 。高速加工 相关 技术也并非适用于任何企业 ，其应 用效 益要视 产品的技术附加值 、 加工技术要求 、 市场需求 、 企业的生产 、 理模式 、 管 技术水平 等各方
一
个假设 ， 即同年 申请 了德国专 利（ ｃ ｉｅ 『 ｈｇ ＩＬ ｇ ｐｅ ｓ Ｍａｈｎ ｈ ｉｈｃｔｎ ｅｄ） ｌｉ ｓ
的所罗 门原理 ： 被加 ｌ 材料都有一个临界切削速度 ｖ ， Ｔ 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 、 片状到碎屑状演化 ， 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
面具体情况而定。因此在企业技 术改造 中 ， 切忌 “ 邯郸学步”， 生搬 硬套 ， 不加分析地 盲 目引进 、 应用 高速加 工技术 。
４ 结 语
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 ， 同的加 工方式 ， 不 不同 的切 削材料有着不 同的高速切
高速切削刀具在数控加工应用论文
高速切削刀具在数控加工中的应用[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用中图分类号：tg659文献标识码：tg文章编号：1009-914x（2013）01- 0239-01一、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、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。
“高速切削”的概念首先是由德国的c.s～omom博士提出的，并于1931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（193l—l971年），高速切削的应用探索阶段（1972-1978年），高速切削实用阶段（1979--1984年），高速切削成熟阶段（20世纪90年代至今）。
高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1o倍。
第二，切削力降低30%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加工精度。
第三，切削热95%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。
探析数控高速加工技术综述
探析数控高速加工技术综述数控高速加工技术是一种高效的加工方法，在制造业中得到了广泛应用。
其主要优点是可以提高加工精度和效率，降低加工成本。
本文将探析数控高速加工技术的相关概念、应用、发展以及存在的问题。
一、概述数控高速加工技术是指采用数控加工设备，结合高速切削工具，进行高速、高效、高精度的自动化加工过程。
相对于传统的机械加工方法，数控高速加工技术不仅可以提高加工精度，而且可以缩短加工周期，降低成本，提高生产效率和竞争力，具有重要的应用价值和发展前景。
其主要应用于航空航天、汽车、模具、光学、医疗等领域。
二、应用数控高速加工技术的应用范围很广，主要包括以下几个方面：1.航空航天航空航天是数控高速加工技术应用的主要领域之一。
在制造飞机部件时，数控高速加工技术可以快速地完成复杂曲面的加工，提高加工精度和表面质量，保证飞机部件的质量和性能。
2.汽车制造在汽车制造行业，数控高速加工技术主要应用于汽车发动机的制造和零部件加工，以及其他大型机械设备的加工和维修。
利用数控高速加工技术，可以提高汽车发动机的工作效率和稳定性，降低噪音和污染，保证汽车的安全性和质量。
3.光学制造在光学行业，数控高速加工技术主要应用于光学元件的制造和加工。
利用数控高速加工技术，可以制造出高精度、高稳定性的光学元件，提高光学设备的精度和性能，满足不同领域的应用需求。
4.医疗制造在医疗行业，数控高速加工技术主要应用于人工骨、植入物等医疗设备的制造和加工。
利用数控高速加工技术，可以使医疗设备更加精确地适应不同的人体部位和病情，提高医疗治疗的效率和安全性。
三、发展趋势随着科技的不断发展和制造业的升级换代，数控高速加工技术也在不断地发展和完善。
未来数控高速加工技术的发展可能会朝着以下几个方向发展：1.高速切削目前数控高速加工技术的切削速度一般在500 m/min以上，但是随着材料的不断进步和加工工具的不断改进，未来数控高速加工技术的切削速度可能会更快，达到1 000 m/min以上。
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
高速磨削技术在机械制造中的应用研究
提 高 了一倍 ， 而在 磨 削 效率 不变 的条 件 下 ， 轮 寿命 可提 高 ７ 砂 ． ， ８倍
砂轮 寿 命与 磨 削速度 的关系 成对 数 增长 。 （） ５ 磨削 温 度低 。高速 磨 削 中磨 削热 传 入工 件 的 比率 减 小 ， 使 工件 表 面磨 削温 度 降低 。
２２ ． 高 精 密 磨 削
高速 磨 削 的机 理最 早 是 由德 国切 削物 理学 家 Ｃ ｒ．． ａ ｍｏ ａｄＪＳ ｌ ｎ ｏ
于 １ ３ 年 首 次提 出的 ， 提 出 了著 名 的 Ｓ ｌ ｎ曲线 ， 出 如 能 ９１ 他 ａ ｍｏ ｏ 指 大 幅度 提 高切 削速 度 ，就 可 以越 过切 削 过程 产 生 的高 温死 谷 而 使 刀 具在 超 高速 区进 行 高速 切 削 ， 从而 大 幅度 减 少切 削 工 时 ， 倍 提 成 高机 床 生产 率 。 为后 来高 速 磨削 技术 的发 展指 明了方 向， 这 为高 速
ｌ０ １ ０ 倍 ， ｏ～ ０ ０ 并能得 到与 普通 磨 削技术 相近 的表 面粗 糙度 。高效 深 磨的磨 削速度 一股 在 ７ ￣２ ０ ／ 之 间。 ０ ５ ｓ ｍ 若采用 陶瓷 结合剂砂 轮 ， 以 １ ０ ／ 的磨 削速度 磨 削 ， ２ ｓ ｍ 去除 率 可达 ５ ０ １ ０ ｍＶ（ ｍ・ ， ０～ ０ ０ ｍ ｍ ｓ ） 比普通 磨削 高 ５ ０倍 ； ～２ 而如 果采 用 Ｃ Ｎ 砂轮 ， １ ０ ｓ Ｂ 以 ２ 的磨 削 ｍ／ 速 度磨 削 ， 则可 获得 更 高 的去除 率 。
的 结合 。与普 通磨 削 不 同的是 ， 速高 效深 磨 可 以通过 一个 磨 削行 高
程 ， 成过 去 由车 、 、 等 多个 工 序 组成 的粗 精 加工 过 程 ， 完 铣 磨 获得 远 高 于 普 通 磨 削 加 工 的 金 属 去 除 率 ，其 金 属 去 除 率 比普 通 磨 削 高
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
高速切削技术在机械加工中的应用
２２ 月中 科技创新与应用 ０ 年３ （）Ｉ １
高速切 国一重 中兴机械制造分厂 ， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ １４ ） ６０ ２
摘 要： 高速 切 削加 工技 术 （Ｓ ｒ 目前各 项 先 进 制 造技 术 中快 速 发展 且应 用前 景 极 为 广 阔 的 一 项 先进 应 用 技 术 ， 已经 被 广 Ｈ Ｍｎ是 它
泛地 应 用 于汽 车、 空 、 天和 模 具 制造 加 工行 业。 航 航 关键 词 ： 高速切 削 ； 工技 术 加
高速 切 削是 一 个 相 对 的概 念 ， 于不 同 的加 工 方 式 、 同 的工 由 不 ２ ． 切 削 力 降低 ． 削 速 度 的提 高 ， 削 力 随之 减 小 ， 利 于 ．２ ２ 随切 切 有 件材料有不 同的高速切削 ， 很难就高速切削的速度给出一个确切的 对薄壁类 刚性较差工件的切削加工 和降低切削振动， 提高加工表面 定 义 。一 般理 论 趋 向于 主 轴 转速 在 ８０ ｄ ｉ，切 削线 速 度 在 ５０ 质 量 。 ００ ｍ ｎ ０— ７０ ｎ ｍ ｎ以上． ０ ０ｄ ｉ 或者为普通切削速度的 ５ １ 倍 以上 即可视为高速 —０ ２ ＿ 削温度低 ． ． ３切 ２ 在高速切削 时 ， 切屑 以高速排 出 ， 带走 了近 切 削 。 因为 在 这个 转 速 范 围 以上 ，对 机 床 的 主轴 结 构 、进 给 驱 动 、 ９ ％的切 削热 ， 大 地 减 少 了工 件 的热 应 力 和 热 变 形 ， 以得 到 性 ０ 大 可 Ｃ Ｃ系 统 以及 刀 具 材 料 、 具 结构 等都 提 出 了特 殊 的要 求 ， 要 开 能 稳 定 的加 工 表 面 。 Ｎ 刀 需 发 新 的技 术 。 ２２ 实现 以车 代磨 ． 速切 削 可 以利 用 高性 能 刀具 材 料 对 硬 度 ．４ ． 高 高 速 切 削 加 工 技 术 （ｉｈ Ｓｅｄ Ｍａｈｎｎ ｅ・ ｏ ｇ） 理 念 Ｈ Ｃ ５ ～ Ｒ ６ Ｈ ｇ ｐｅ ｃｉｉ Ｔ（ｎｌ ｙ的 ｇ ｈ ｏ Ｒ ４ Ｈ Ｃ ５的淬 硬 工 件 进行 切 削 ， 现 以 车代 磨 加 工 ， 到低 实 得 最 初是 由德 国 的 Ｓ ｌ ｏ 博 士 于 １３ 年 正式 提 出 的 ， 用 大 直 径 圆 加 工 硬化 和 低残 余 应 力 的稳 定 表 面 。 ａｍｎ ｏ ９１ 他 锯 片 对 铝 、 等 合 金 材 料 进 行 了大 量 铣 削 试 验 并 发 现 ： 切 削 速 度 铜 随 ３高 速 切削 的关键 技术 的不断增加 ， 切削温度在上升到一定 的峰值后 ， 会逐渐下降． 这个温 ３１高速 切 削机 床 ． 度 峰值 所 对 应 的切 削 速度 被 金 属切 削 加 工界 称 为 临 界切 削 速度 。 由 高速 切 削机 床 相 当 大部 分 是 多轴 联 动 数 控机 床 ， 同时 又 常是 精 于此 时刀 具难 以承 受切 削 高 温 的 作用 ， 切削 速 度 区 域 被学 者 们 称 密机 床 。高速 切 削 对机 床有 很 高 的要 求 ， 要 求 机床 具 有 很 高 的进 此 在 为 “ 区” ａ ｍ ｎ博 士 利 用 他 的 切 削 实 验 数 据 提 出 了可 以在 “ 死 。Ｓｌ ｏ ｏ 死 给 速度 和 加 速度 的同 时 ， 还要 求 机 床具 有 高 精 度 和高 的静 、 刚 度 ， 动 区 ” 外 的更 高 速 区对 材 料进 行 高 速切 削 的 高速 切 削 理论 ． 以 以适 应 粗 精 加 工 、 重 切削 和 快 速 移 动 ， 时 保 证 高 精 度 （ 位 精 轻 同 定 由于这一高速切削加工理论 的具 体实施 条件诸 如高速 回转的 度 ± ．０ ｍｍ） ００ ５ 。 主轴 、 耐高 温 的 刀具 材 料 等 基本 条 件 在此 后 的很 长 一 段 时 间 内并 没 ３２高 速 主轴 驱 动 系统 ． 有很 好 得 到 解 决 ， 以 ； 速 切 削加 工 技 术 一 直 没 能得 到快 速 发 展 。 所 高 高速主轴驱动系统是高速切削技朱最重要 的关键技术之一 ， 要 些 工 业 发 达 国家 通 过 对 高 速 切 削 加 工理 论 的研 究 和关 键技 术 的 想达到 １ｍｓ ０ ／ 的切削速度 ， 直径 １０ ｍ的端铣刀需要机床主轴达到 ０ｒ ａ 探 索 ， 楚 地 意识 到 它 在今 后 日益剧 烈 的市 场 竞 争 中 的 巨大 发 展潜 ２０ ｒ ｉ 清 ００／ ｎ的高转速 ， ｍ 若采用直径 １ｍｍ的立铣刀来 铣削 ， ０ 机床主轴 力， 相继进行先期投资 ， 做了大量实验研究工作 。 高速切削加工技术 转 速 需 要 达 到 ２ ００／ ｉ．目前 机 床 主 轴 转 速 在 １００ ３０ ０／ ｉ ００ｒ ｎ ａ ｒ ５０ ～０ ０ｒ ｎ ａ ｒ 的发 展 经历 了高 速 切削 的理 论 探 索 、 应用 探 索 、 步 应用 、 成 熟 的 水平 的数控 加 工 中心 已成 为普 及 型 的机 床 ， 轴转 速 在 １００ ～ ５ 初 较 主 ００ ０ １０ 应 用 ４ 发 展 阶段 。 个 如今 随 着 在刀 具 和机 床 设 备等 关 键 技术 领 域 的 ００／ ｉ 加工 中心 已进人 生产 应 用 阶段 ， 高 转 速 的 主轴 系 统 已 ０ｒ ｎ的 ａ ｒ 更 突破 性进 展 ，高速 切 削 加 工 技术 在 工 业 发 达 国家 得 到普遍 应 用 ， 正 在研 发 之 中 。 成 为 切 削加 工 的 主 流技 术 。 在极 高 的 主轴 转 速 下 ， 轴零 件 在 巨大 离心 力 作 用 下将 会 产 生 主 ｌ高 速 切 削 的 内涵 变形并引起振动 ， 主轴轴承及驱动电机会产生大量 的摩擦热 ， 传统 高速切削加工不仅是一个技术指标 ， 而且是一个经济指标。也 的主 轴 结构 概 念 己经 不 能适 应 极 高转 速 条件 下 主轴 的工作 要 求 。目 就 是 说 ， 不仅 仅是 一 个 技 术 上 可 实 现 的 切 削 速 度 且 是 一 个 由 前 生 产 的高 速 切 削数 控 加 工 中心 ， 它 ． 而 主轴 结 构 几乎 全 部 是 交 流变 频 电 此 可 获得 较 大 经济 效 益 的 指标 ， 没有 经 济 效 益 的 高速 切 削 是 役 有工 机 直 接 驱 动 的 电主 轴 ， 电机 功 率 高 达 ２ ０Ｗ ， ０ ８ ｋ 以满 足 主 轴 极 大 的 程 意 义 的 。 目前 定 位 的经 济 效 益指 标 是 ： 证 加 工 精度 、 工 质量 启动角加速度和快速准停 的需要； 在保 加 电主轴的回转支 承 目前主要采用 的前 提 下 ， 通 常 切 削 速 度 加 工 的 加 工 时 间减 少 ７ ％， 将 Ｏ 同时 将 加 工 液 体 动 、 轴 承 、 气轴 承 、 静压 空 陶瓷 轴 承 和磁 力 悬 浮 轴 承 ， 油 、 采用 气 费 用减 少 ５ ％， ０ 以此 衡 量切 削 速度 的合 理性 。 强 制 润 滑冷 却技 术 。 ２ 高 高速 切 削 加 工 的特 点及 优 越 性 ３ 高速 进 给 系统 ． ３ ２１高 速切 削加 工 的工 艺 特 点 ． 传 统 的 滚珠 丝 杠 副传 动 系 统 对 高速 进 给 系统 表 现 出 不适 应 性 ，
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。
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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
高速切削加工在机械制造中的应用
Ｘ Ｅ Ｑａ （ ｉａ ｇＶ ｃ ｔ ｎ ｌ ｎ ｅｈ ｉ ｌ ｏ ｅｅ Ｎ ｉｎ ４ ０ Ｃ ｉａ Ｉ ｉｎ Ｎｅ ｉ ｏａｉ ａ ａ ｄＴ ｃ ｎｃ ｌ ｇ， ｅ ｉｇ６ ０ ， ｈｎ ） ｊｎ ｏ ａＣ ｌ ｊ １ ０
【 摘要】 高速切 削加 工作 为一种先进制造技术， 已成为 ２ 世纪切削加工领域重大的技术性课题之 １
ｉｄｕ ｔ ， ｍａ ｈ ｎ ａ ｔｒ —ｍａ ｉ ｇ ｉ ｄｕ ｔ ｎ ｎ ｔｕ ｎ — ａ ｋ ｎ ｉ ｕ ｔｙ ｎｓ ｒ ｙ ｃ ｉｅｐ ｔｅ ｎ— ｋ ｎ ｎ ｓ ｒ ａ ｙ ｄ ｉｓｒ ｍ ｔ —ｍ ｉｇ ｎ ｓ ｒ． ｅ ｄ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｈｉ ｈ ｐｅ ｄ；Ｃｈａ ａ ｔ ｒｓ ｃ；Ａｐｐ ｉ ａ ｏ ｇ ｓ ｅ ｒ ｃ ｅ ｉｔ ｉ ｌｃ ｔ ｎ；Ｋｅ ｅ ｈｎｏ ｏ ｙ ｉ ｙ ｔｃ ｌｇ
一
，
具 有广 阔 的应 用 前景 。 面对制 造 业在 缩短 产品 生产周 期的 同时 ， 必 须降低 加 工成本 ， 还 经过 半个世
纪的探 索和研 究， 高速 切 削ｈ ．现 已成 为 当代 先进制 造技 术的重要 组成 部分 。 里从 特 点、 用领 域 、 ￣－ Ｙ 这 应
关键加工技术等方面对 高速切 削进行 了论述， 阐述 了高速切 削ｈ ．在 汽车工业、 空航 天、 ￣－ Ｙ 航 模具制造 和仪 器仪 表 等行业 得到 广泛 应 用 的优 势。
中图 分类号 ： Ｇ ８ 文献 标识 码 ： Ｔ３ Ａ
随着机床 、刀具 和高速旋转 铣刀技术 的进步 ，“ 高速 加工 个实心的整体毛坯 中 ， 切除和淘空 ８ ％ 以上的多余材料。其金 ５
（Ｓ ” Ｈ Ｍ） 已经成为一种高效的加工过程 ， 能够完成高精度和高表 属切除量相 当大 ， 传统的切削加工费工费时 ， 而这点正是高速切
数控技术在机械制造中的运用
数控技术在机械制造中的运用发表时间：2020-09-18T07:21:36.238Z 来源：《防护工程》2020年15期作者：张成[导读] 在社会经济发展过程中，工业生产效率不断提升，机械制造业的发展对经济发展起到了决定性的影响。
在机械制造领域应用数控技术不仅可以有效提升工业生产效率，还可以提高机械操作的安全性，避免安全事故问题的发生，有利于工业企业的现代化发展，基于此，本文对数控技术在机械制造中的运用展开探析具有重要意义。
身份证号码：15282319861202XXXX摘要：在社会经济发展过程中，工业生产效率不断提升，机械制造业的发展对经济发展起到了决定性的影响。
在机械制造领域应用数控技术不仅可以有效提升工业生产效率，还可以提高机械操作的安全性，避免安全事故问题的发生，有利于工业企业的现代化发展，基于此，本文对数控技术在机械制造中的运用展开探析具有重要意义。
关键词：数控技术；机械制造；运用1导言我国现今经济发展速度越来越快，对机械设备的要求也是越来越高。
随着我国科学技术的不断提高，我国的数控技术也得到了不同程度的提升和完善。
而今在我国的机械制造行业中，有许多的行业都依赖于数控技术的集约化和自动化，从而不断地提高生产效率和提高企业的核心竞争力。
2数控技术简述所谓数控技术主要就是以计算机为依托，然后将设备通过计算机的运行进行有效的利用。
随着我国科技的不断发展，我国的数控技术也进行技术的更新和创新，如今的数控技术主要是通过计算机的各种编程，让计算机来发挥人的作用，对数控机床进行操作。
与传统机械设备相比，而今的数控技术更加地具备了智能化和高效化，减少了众多的人力、财力成本，提高了工作效率。
就目前而言，我国的经济位居世界前列，在新时代的背景下，我国的国民经济已经步入到了新的高度，而数控技术也在其中发挥着重要的作用。
随着经济全球化和各个对科学技术的高度重视，现今的数控技术已经被世界众多的国家研究和发展，各个国家加大了对数控技术的重视和创新，打造了一批又一批的新型设备，为制造业的发展提供了重要的保障。
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数控高速切削加工技术在机械制造中的应用
数控高速切削加工技术能够大幅度提升机械加工质量与加工效率，已成为当前机械制造业发展的必然趋势，尤其是在汽车制造工业、航空航天工业、模具工业等领域已得到广泛应用，且成效相当显著。
文章主要围绕数控高速切削加工技术在机械制造中的技术应用展开分析论述。
标签：数控高速切削加工技术；机械制造；编程策略；刀具；模具
现如今，数控高速切削加工技术已经逐渐取代组合机床，它的效率更高，技术功能性更强，已成为高科技技术背景下柔性生产线的主力加工设备之一，进一步推动了机械制造生产的柔性化过程。
同时，也极大缩短了各类机械产品的开发周期。
1 数控高速切削加工技术的优势分析
数控高速切削加工技术具有优质、高效、低耗、先进等特点，是现代化机械自动化制造技术。
所能提供的进给速度、切削速度都是传统切削工艺所无法比拟的。
同时它的切削机理也有了质的改变，整体切削加工质量呈持续稳步上升发展趋势。
数控高速切削加工的技术优势主要体现在以下四点。
1.1 切削速度上升
数控高速切削加工技术具有较高的切削速度，比传统常规切削速度高出3～8倍。
且机床的空程速度也有提升，减少了设备非切削的空行程时间，对汽车模具等机械设备的加工效率有大幅度提升。
1.2 高速精密加工
由于数控高速切削加工技術具有相当可观的切削速度，所以它的切削力会相应平均下降30%左右，特别是径向切削力下降幅度更大，有利于提高该技术针对薄壁类或刚性较差零件的技术加工。
总体而言，数控高速切削加工技术系统整体精度较高，包括系统定位夹持精度与刀具重复定位精度都有良好的精度保持性，所以说该系统中的刀具系统精度要求也相对较高，能够保持高速切削加工过程中系统整体的动态与静态稳定性，进而满足高速、高精度加工技术要求。
1.3 热变形零件加工
在高速切削技术实施过程中，一般95%～98%甚至以上的切削热都无法及时传递给工件，而被切屑带走，所以工件会在大部分时间内保持冷态状态。
因此该技术对那些容易产生热变形的零件更加有效。
当然，也要考虑热变形误差问题，能够影响高速高精密数控切削加工技术，特别是对机床等机械设备切削加工过程的影响，所以应该选择误差补偿技术来消除机床的热变形误差问题，该技术具有
较高的补偿精度，鲁棒性较强且经济效益优异。
1.4 难加工材料的加工
钛合金、镍基合金等加工难度偏大，因其整体强度、硬度较大，且耐冲击，加工过程中也容易出现硬化现象，会产生较高的切削温度，长此以往刀具很容易严重磨损。
如果采用高速切削加工技术既可以克服上述问题，也可以提高机械制造生产率，优化模具等产品的表面质量。
2 数控高速切削加工技术在机械制造中的应用
数控高速切削加工技术先进、复杂且系统性较强，对机床、刀柄、刀具、控制系统、CAD/CAM软件等多项指标的要求更高，以下谈谈在各种机械制造过程中的关键技术应用。
2.1 在铣削加工机床中的技术应用
当前，数控高速切削加工技术主要配合微电子技术、CNC技术、新材料结构基础技术展开，铣削加工中应用相当广泛，对机床系统的部件要求也相当高，包括以下三方面。
第一：对机床系统的刚性要求较高，在铣削机床加工制造过程中，需要提供配合高速供给驱动器来实现数控高速切削加工技术的发挥最大化。
要求驱动器的快进速度要在40m/min，3D轮廓加工速度也要在10m/min左右，同时还要为铣削系统提供0.4m/s的加速度和0.3m/s的减速度。
第二：对刀柄和主轴的刚性要求较高，一般要求系统转速要达到10000～50000r/min，主要基于主轴来压缩空气，冷却系统，以控制刀柄与主轴二者之间的轴向间隙在0.00762mm以内。
第三：对加工工艺的可靠性要求较高，优质的工艺模型对切削条件及刀具寿命之间关系的融合非常关键。
能有效提升机床的利用效率，确保在无人操作状态下数控高速切削加工技术也具有较高的安全可靠性。
2.2 在刀柄与刀具加工中的技术应用
数控高速切削加工技术在刀柄与刀具中的技术应用主要讲求几何精度与装夹重复定位精度。
在数控高速切削加工过程中系统会受到强烈振动与离心力的双重影响，促使它提高了对刀柄与刀具加工的刚度及高速动平衡要求，确保所切削加工的刀柄刀具具有较高的质量与安全可靠性。
在高速加工过程中，刀具的选择与普通切削区别较大，因为要考虑到“高速”这一基本特性。
目前较为常见的HSK 高速刀柄，是一种具有热胀冷缩紧固式特性的高速刀柄，非常适合于机械制造过程中的数控高速切削加工环节。
刀具在高速加工过程中须承受外界载荷：高温、高压、摩擦、冲击与振动等，一定要考虑刀具的工艺性能与经济性能，这些是实现高速加工的主要因素。
在选择数控高速切削刀具材料过程的同时，还要考虑高速切削的方式。
2.3 高速数控切削加工技术的数控编程策略
高速数控切削加工技术具有控制特殊性与复杂性，不能简单理解为对普通加工进给与转速的提高，尤其是在数控编程过程中，要求刀具路径更加精确安全，确保预期的机械制造加工精度与表面质量，以下提出数控高速切削加工技术中的具体编程策略。
首先在数控高速切削加工过程中要确保工件、刀具与夹具之间不会出现任何干涉与碰撞，确保刀具与机床不过载，因为刀具与机床之间发生过载会大幅度提升机械制造加工成本，也会降低加工精度，因此在数控编程中应该将该方面作为重点来考虑。
其次要在编程过程中保证恒定切削载荷，是数控高速切削加工技术过程的主要特征，必须保持金属切削层厚度适中恒定，其分层加工相比于仿形加工更利于确保材料去除量的有效恒定；再一方面要选择平滑的刀具切入工件方式；最后要确保刀具轨迹能够平滑过渡，不要出现任何直角过渡现象。
第三要确保加工工件的加工精度，是因为在数控高速切削加工过程中要时刻保证工件的表面质量与加工精度，是为了尽可能降低刀具的切入次数，并采用最为合理的螺旋走刀轨迹方式。
另外，要保证切削进给量合理，如果进给量过小也会造成切削不稳定，产生切削振动现象。
所以，进给量一定要保持平衡状态，以确保加工表面质量的稳定提升。
3 案例分析
数控高速切削加工技术在汽车机械制造行业中应用广泛，下面主要介绍了汽车覆盖件模具中发动机前罩的数控高速切削加工技术应用流程和汽车覆盖件模具加工的基本参数。
汽车覆盖件模具加工一般所涉及尺寸偏大，且由于它是3D型面所以相对结构复杂，要求加工精度较高，切削量也较大，因此可以采用数控高速切削加工技术。
以汽车发动机前罩翻边模具为例，它的工件材料为CH-1，工件硬度为HB330，外形尺寸为2000mm×1400mm×400mm。
要采用涂层硬质合金刀具材料对其进行高速切削加工汽车发动机前罩翻边模具高速加工的加工时间在24h左右，其表面加工粗糙程度可以控制在1μm左右，所以不需要再进行手工研磨过程，只需要进行油石抛光即可。
再配合钳工修配（3h），总共需要27h。
相比于传统切削加工操作时间降低了83%左右，加工效率提升明显。
4 结束语
数控高速切削加工技术已成为机械制造领域的主力核心技术之一，特别适合于工艺要求极高的航天航空与汽车模具制造行业。
在未来，对该技术的研究也将继续深入，以确保该实践应用领域不断向前发展。
参考文献
[1]苏艳红.高速切削加工技术及其在模具制造中的应用[D].四川大学，2005：81-82.。