(高速切削技术及其应用)
《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
高速切削技术及其在模具制造中应用
Ｄ与主轴最大转速 ｎ的乘积 ）来定
（１）切削力低
义高速切 削加工 。Ｄｎ值达 （５～
由于切削速度 高，导致剪切变
２ＯＯ０） ×１０ ｍｍ．ｒ／ｍｉｎ时为高速 形区狭窄 、剪切角增大、变形系数
切削加工 。
减小和切 屑流 出速度快 ，从而使切
（５）从刀具和主轴的动力学角 削变形减小 、切削力降低。尤其是
高速切削技术
ＨＩＧ Ｈ ＳＰＥＥＤ Ｃ ＵＴＴ ＩＮＧ ＴＥＣ Ｈ Ｎ０ ＬｏＧ Ｙ Ａ ＮＤ ＩＴＳ Ａ ＰＰＬＩＣＡＴ１０ Ｎ ＩＮ Ｍ ０ ＬＤ Ｍ Ａ Ｎ Ｕ ＦＡＣ ＴＵＲ Ｅ
口 李长河 蔡光起
摘 要：论述 了高速切削的概念和优越性以及高速切 削技术的发展 现状 。并分析 了高速切 削技术在模具制造 中的应用及高速切 削机床发展趋势 。
７０ 模具 工程 ＭＯＵＬＤ＆ＤＩＥ ＰＲＯＪＥＣＴ ２００７年第４期 【总第７３期 ｌ
切削加工定义为高速切削加工 。 许 多自身 的优势 。与传统的切削加
（４）从主轴设计 的观点 ，以Ｄｎ 工方法相 比，高速 切削具 有无可 比
值 （主轴轴径或主轴轴承内径尺寸 拟 的优越性 ，主要表现在【 · 】：
Ｃａｒ１．Ｊ．Ｓａｌｏｍｏｎ博 士 １９２９年 进 行 切削速度再增大 ，切削温度反而下 削速度进一步提高 ，超过 这个速度
的超高速切削模拟 试验 ，并 于 １９３１ 降 ，并 指出 之值与工件材 料的种 范 围后，切削温度反而降低 ，同时
年 ４月发表了著名的超高速切 削理 类有关，对于每一种工 件材料 ，存 切削力也会大幅度降低。他认 为对
（２）对铣 削加 工而 言 ，以刀具 夹持装置达 至０平衡要求时的速度来 定 义高速切 削加工 。根据 ＩＳ０１９４０ 标准 ，主轴转 速高 于 ８０００ｒ／ｒｎｉｎ为 高速切 削加工 。
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。
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。
先进制造工艺--高速切削技术
第三讲1.高速切削技术高速切削的产生背景和发展史高速切削（HSM或HSC）通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣，它是20世纪90年代迅速走向实际应用的先进加工技术，在航空航天制造业、模具加工业、汽车零件加工、以及精密零件加工等得到广泛的应用。
高速铣削技术既可用于铝合金、铜等易切削金属，也可用于淬火钢、钛合金、高温合金等难加工材料，以及碳纤维塑料等非金属材料。
例如，在铝合金等飞机零件加工中，曲面多且结构复杂，材料去除量达高达90％～95％，采用高速铣削可大大提高生产效率和加工精度；在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于HRC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸、形状和表面粗糙度要求。
高速切削概念始于1931年德国所罗门博士的研究成果：“当以适当高的切削速度（约为常规速度的5～10倍）加工时，切削刃上的温度会降低，因此有可能通过高速切削提高加工生产率”。
60多年来，人们一直在探索有效、适用、可靠的高速切削技术，但直到20世纪90年代该技术才逐渐在工业实际中推广应用。
高速切削最早在飞机制造业和模具制造l受到很大的重视。
为使飞机的零部件满足很高的可靠性要求，大部分重要零件都是在整块铝合金坯件卜铣削而成，既可减少焊缝，又可提高零件的强度和抗振性。
但常规铣削效率很低，从而导致了高的生产成本和长的交货时间。
高速切削是克服这方面问题的最好解决方案。
汽车工业中，模具制造是产品更新换代的关键。
新车型定型后，模具制造周期的长短直接影响到产品的上市时间，也关系到市场竞争的成败。
所以在80年代美国、欧洲和日本的政府都出巨资推动高速切削在模具制造中的应用研究，90年代初高速切削已进入工业化应用。
图16 高速切削在生产应用中的发展历程图17 采用高速切削后产品质量提高的历程a一硬质合金切钢 b一硬质合金切铸铁c—CBN切铸铁图16是德国宝马公司（BMW）采用高速切削的历程。
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。
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
高速加工技术及应用
高速加工技术及应用高速加工技术是一种在短时间内迅速、高效地完成工件加工的技术。
它是现代制造业发展的重要一环，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、电子、模具等领域。
高速加工技术的特点有以下几点：1.高速切削：高速加工技术采用高速旋转的切削工具，使得切削速度大大提高，一般可以达到切削速度的数倍甚至十数倍，从而大大缩短了加工时间。
2.小切削量：高速加工技术多采用微小切削量的方式进行切削，这样可以降低加工对机床、刀具和工件的热影响，提高加工精度。
3.高精度和高表面质量：高速加工技术能够实现很高的加工精度和表面质量，通常可以达到几个微米的加工精度和很低的表面粗糙度。
4.刀具寿命长：高速加工技术采用高硬度和高耐磨性的刀具材料，使得刀具使用寿命大大延长，降低了换刀频率和加工成本。
高速加工技术在以下方面有广泛的应用：1.航空航天领域：在航空航天领域，高速加工技术能够加工各种复杂曲面和薄壁结构件，如发动机叶片、航空航天零件等，提高了零件的精度和表面质量。
2.汽车领域：高速加工技术在汽车制造中主要用于零部件的加工，如发动机缸体、座椅滑块等，能够提高加工效率和产品质量。
3.船舶领域：高速加工技术在船舶制造中主要用于船体结构和轴承加工，如船体钢板切割、轴承的外圈和内圈加工等，提高了加工速度和质量。
4.电子领域：高速加工技术在电子领域主要用于半导体器件的切割和加工，如芯片切割、光纤连接器加工等，提高了加工精度和产品性能。
5.模具领域：高速加工技术在模具制造中主要用于模具的精细加工，如模具的深孔加工、细小结构的加工等，提高了模具的加工精度和寿命。
高速加工技术的发展对于提高制造业的竞争力和产品质量具有重要意义。
随着材料科学和机械加工技术的不断发展，高速加工技术将在更多领域得到应用，并不断推动制造业的发展。
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 ，
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
高速切削技术在模具制造中的应用与研究
高速切削加工技术 是先进的制造技术 ，有广阔的应用前景。用 高 速切 削加工代替Ｅ Ｍ （ 大部分 代替 ） Ｄ 或 是加快 模具开发 速度 ，实现 工艺换代的重大举措。将高速切削加工技术应用于模具制造业 ，不但 可 以大幅度提高机械加工的效 率、质量 ，降低成本 ，而且可以带动 一 系列高新技术产 业的发展 。
参考文献 【】周 艳芳 ． １ 浅谈 高速切 削技 术 的应 用［． ） 科技 信息 ，２０ （ ］ ０９２ ） ［］汤 中奇 ，林宋，等． ２ 难加工材料在高速切削时切屑变形试验研究田
现 代制造 工程 ．２０ （ ０９２ ）
作者简介 苑妮 （ ９２ １８ －）．女。主要从事模具的制造与开发。
民主是个好 东西 ， 干部 、党员、班级成员的评议小组实行民主 班 评议的优良传统 不能丢 ，但要 把握好 “ 度” ，不能滥用民主。民主使
评议过程沐 浴在 “ 阳光 ”下 ，因为 “ 阳光是最好的防腐剂” 。
参考文献 『］ 教 育部 ，财政 部 关于认 真做 好 高等 学校 家庭 经 济 困难 学 生认 定 １ １
面硬化 。另外 ，高速切 削加工 可 图Ｉ 基于高 速切削的 模具 制造系 统 使用小直径的刀具 ，对模具更小的圆角半径及模具细节加工 ，节省部
高速切削技术及其在飞机结构件加工中的应用
Ｉ
●设 计 与 工 艺
对 于 单 面 结 构 的零 件 ， 艺 路 线 比较 简 单 ， ： 工 即 粗加 工一 精加 工 （ 半 可省 略 ） 精 加工 。 一 航 空产 品 中 ， 多数 零 件 都具 有 双 面 结构 ， 大 对这
６ 对 镶 齿刀具 ，必须要 有 高精 度刀 片座 和 可靠 ）
５ ）可进 行硬 切削 ： ６ 减 少 毛边 ： ）
和 大棵 中广泛 地 采 用高 速 切 削技 术 ，使 生 产效教练机 ２ １ ．Ｏ． Ｉ２ ０ １Ｎ ２ ５
目前 。国际上 在 高速 切 削理 论 研究 方 面 虽取 得
１ 在 航 空 航 天 中 。 了最 大 限度 地 减 重 和 满 足 ） 为
少 刀 具磨损 ， 高零件 的表 面质 量 。 提 高速 切削 加 工技 术 具有 不 同 于传 统 切 削加 工 技 术 的加 工机 理 和应 用优 势 ．相 对 常 规切 削速 度 下 数 控加 工 来说 是 整个 工 艺观 念 的转 变 ，不 能 简单 化 地 更 改 切 削参 数 来实 现 。根 据航 空 产 品 的材料 和结 构 特点 ， 要实 现 高速加 工 ， 须考 虑下 列关 键技术 ： 必 １ 高 速 切 削机 床 具有 高 主轴 转 速 、 ） 高动 态 的进 给驱 动 ， 的功 率 ， 轴 和床 身 良好 的刚 性 ， 良 的 大 主 优 吸振 特性 和隔 热性能 ， 速 的 Ｃ Ｃ控 制性 能 ， 快 Ｎ 可靠 的
方 案 Ａ适合 “ 面” 构 简单 ，正 面 ” 加 ＿ 后 ， 正 结 “ 精 ［
对 “ 面” 工 的 装夹 定 位没 有 影 响 的零 件 ， 壁板 ； 反 加 如
切 入切 出过 程 的温 度变 化 ， 生热 疲 劳 。 产 降低 刀具 寿
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
高速切削技术要点及其在我国的发展趋势
科 技论 坛 ＩＩＩ
罗 巍
高速切 削技术要点及其在我 国的发展趋势
（ 山重 型机 床 厂 ， 北 唐 山 ０ ３ ０ ） 唐 河 ６ ０ ０
摘 要： 本文通过介 绍高速切 削机理 以及通过对机床 、 刀具等方 面介绍 实现 高速切 削的技 术措施及今后 的发展趋势 。探讨 高速切 削的应 用领 域； 高速切 削研究现存问题 并展 望高速切 削的发展趋势和未来研究方向。 分析 关键词 ： 高速切削技 术； 机床 ； 刀具 ； 发展现状 ； 理 围内某一设定 温度 ， 精度 为 ± ． ， ０ 。 同时使 用 ７ ４ 高速切削技术在我国的现状 切削加 工是机械 加工应用 最广 泛 的加 工 油雾润滑、 混合陶瓷轴承等新技术 ， 使主轴免维 我国在 ２ 世纪 ９ 年初 开始 了有关 高速切 ０ ｏ 长寿命 、 高精度 。 削机床及工艺 的研究。 研究 内容包括水泥床身、 方法之一 ， 而高速是它 的重要发展方向 ， 其中包 护 、 括高速软切削 、 高速硬切削 、 速干切削 、 进 高 大 ２ 高精度快速进给系统 ． ２ 超高速 主轴系统 、 全陶瓷轴承及磁悬浮轴 承、 快 给切削等 。高速切削能够大幅度提高生产效 率 高精度快速进给系统高速切 削是 高切 削速 速进给系统 、有色金属 及铸铁超 高速切 削机理 和单位时间内材料切除率 ，改善 加工 表面质量 度 、 高进给率和小切削量的组合 ， 进给速 度为传 与适应刀具等方面。通过我 国科技工作者 的艰 降低加工 费用 。通常认 为 ， 高速切 削加工为 ： 切 统的 ５～１ 。这就要求 机床进 给系统很高 的 苦 工作 ， ０倍 各项关键技术都取得 了显著进展 。 部分 削速度超过普通切削的 ５ １ 倍 ； — ０ 机床主轴转速 进给速度和良好的加减速特性 。一般要求快速 单项技术指标 可达 国际先进水平 。然而高速切 在 １０ ０ ２ ０ ０ ｒ ｎ以 上 ；进给 速度 通 常 达 进给率不小于 ６ ｍｒ ｎ ００－００ｒ ｉ ／ ａ ０ ／ ｉ，程序 可编辑进给率小 削机床是诸多高新技术 的高度集成 ，并且在一 ａ １ — ０ ／ ｉ， ５ ５ ｍ ｒｎ 最高可达 ９ ｒ ｍ ｎ 高速 切削技术 于 ４ ｎｍ ｎ ａ ０ ｄ ｉ。 ｔ ０ｄ ｉ，轴 向正逆 向加速 大于 １ ｍｓ （ ） 定 的市场需求 驱动下才能真 发展起来 。高速 ０／ １ 。 ２ ｇ 是 在机床结构及材料、 机床设计制造技术 、 高速 机床制造商大多采用全 闭环位置伺服控制的小 机床的高档数控 系统和开放式数控系统正在深 主轴系统 、 速进给系统 、 快 高性能 Ｃ Ｃ控制 系 导程 、 Ｎ 大尺寸 、 高质量的滚珠丝杠或大导程多头 人研究中 ， 目 但 前主要还是依赖进 口。 统、 高性能刀夹系统、 高性 能刀具材料及刀具设 丝 杠 。 国内刀具材料 目 前仍 以高速钢 、硬质合金 ２ 高速伺服系统 － ３ 计制造技术 、 高效高精度测量测试技术 、 高速切 刀具为 主 ， 先进刀具 材料（ 如涂层硬 质合金 、 金 削机理 、高速切 削工艺等诸多相关硬件与软件 为 了实现高速切削加工 ，机床不但要有高 属陶瓷 、 陶瓷刀具 、 Ｂ Ｃ Ｎ和 Ｐ Ｄ刀具等） Ｃ 虽有 一 技术 均得到充分发展的基础之 上综合 而成 的 。 速 主轴 ， 还要有高速 的伺服系统 ， 这不仅是为了 定基础 ， 但应用范 围不够广泛。总的来 说 ， 切削 因此 。 高速切削加工是 一个复杂 的系统工程 ， 涉 提高生产效率 ，也是维持高速切削中刀具正常 速度普遍偏低 ，切削水平和加工效率较低。 自 及机 床、 刀具 、 工件 、 加工工艺 过程参数及 切削 工作 的必要条件，否则会造成刀个的急剧磨损 ２ 世纪 ９ 年代 以来 ， 高速切 削铝合 金 、 、 Ｏ Ｏ 对 钢 与升温 ， 破坏工件加工 的表面质量。 铸铁、 高温合金、 钛合金等的切削力 、 切削温度 、 机理等诸多方面。 生产率与切削速度有着很密切关 系的 ， 切 ３实现高速切削 ，要正确地使用 高速切 削 刀具 损与破损和刀具寿命进行 了一定研究 和 削速度的提高可 以提高生产率 ，同时精 密和超 刀 具 探讨 ， 但还没有进行全面系统 的研究 。 对切削加 ３１高速切削刀具材料 ． 工过程的监控技术 研究较 多，但投入生产使用 精密加工技术 的发展也对切削速度有了更 进一 步提高的要求 。 高速切削加工 的概念提出后 ， 经 刀具材料的发展 ，高速切削技术发展 的历 的较少 。 也就是刀具材料不断进 步的历史 。 高速切削 ５高速切 削加工技术展望 过长期的探索 、 研究和发展 ， 泛应用 于工业 史 ， 被广 生产。 高速切 削除了能大幅度提高生产率以外 ， 的代表性 刀具材料是立方氮化硼 （ Ｂ ） Ｃ Ｎ 。端 面 高速切削发展趋势和未来研究方 向归纳起 Ｂ 还可以提高加工质量 ，特别是改善 已加工表 面 铣 削使 用 Ｃ Ｎ刀具 时 ，其 切 削 速 度 可 高达 来主要有 ： 新一 代高速大功率 机床的开发与 ｎ ０ ０ ／ ｉ， ｂ 高速切削动态特性 及稳 定性的研究 ； ｅ ． 质量。传统 的切削速度和刀具 寿命 的关 系被假 ５０ ｍｍ ｎ 主要用 于灰 口铸铁的切削加工 。聚 研制 ；． 定 为线性关系 ， 即刀具 的速度越高 ， 刀具 的磨损 晶金刚石（ Ｃ 刀具被称之为 ２ 世 纪的刀具 ， 高速切削机理的深入研究 ；． Ｐ Ｄ） １ ｄ 新一代 抗热振性 越 快。２ Ｏ世纪上半叶 。 研究人 员开始发 现， 在加 它特别适用 于切 削含有 Ｓ ｉ 的铝合金 材料 ， Ｏ 而 好 、 耐磨性好 、 寿命长的刀具材料的研制及适 宜 工过程 中， 切削速度达 到某个值后 ， 情况开始发 这种金属材料重量 轻、 强度高 ， 广泛地应用于汽 于高速切削的刀具结构 的研究 ；． 一步拓宽 ｅ进 生 变化 ， 刀具磨损加剧 ， 是速度继续上 升 ， 但 超 车、 摩托车发动机 、 电子装置 的壳体 、 底座 等方 高速切削工件材料及其高速切削工艺范围 ；开 ￡ ｇ 建 过某一值 ， 又可以恢复正常加工 。 经过 长期 的生 面。目前 ，用聚晶金刚石刀具端 面铣削铝合金 发适用 于高速切 削加工 状态 的监控技 术 ；－ 产实践 ，人们意识 到对于某一特定的被加工材 时，０ ０ ／ ｉ ５ ０ ｍ ｍｎ的切削速度 已达到实用化水 平 ， 立高速切削数据库 ，开发适于高速切 削加工的 ｈ 料来说 ，在比现行使用的切削速度高许多倍的 此外 陶瓷刀具也适用于灰 口铸铁 的高速切 削加 编程技术 以进 一步推 广高速 切削加 工技术 ；． 区域可能存 在一个十分理想的切削条件 ，在这 工 。 基于高速切削工艺 ， 发推广干式 （ 开 准干式 ） 切 涂层 刀具 ：Ｂ Ｃ Ｎ和金 刚石刀具 尽管具 有很 削绿色制造技术 ；基 于高速切削 ， 个切 削条 件下 ， 生产率高 、 刀具 耐用度长 ， 而且 ｊ ． 开发推广高 切 削 力 也 比较 小 。 好的高速切 削性能 ， 但成本相对较高 。 用涂层技 能加工技术 。 ２实现高速切 削 ， 高速切削机床应具 备的 术能够使切 削刀具既价格 低廉，又具有优异性 高速切削技术 是切 削加工技术 的主要发展 条件 能， 可有效 降低加工成本。 现在高速加工用 的立 方 向之一。 它会随着 Ｃ Ｃ技术 、 电子技术 、 Ｎ 微 新 为 了适应 粗精加 工 、轻重 切削 和快速 移 铣刀 ， 大都用 ＴＡＮ系的复合多层涂镀技术进 材料 和新结构等基 础技术 的发展而迈上更高的 ｉＩ 动， 同时保证高精度 （ 位精度 ± ． ５ ｍ ， 定 ０ ０ ｒ ）性 行 处 理 。 ０ ａ 台阶。 但也应清醒的看到。 高速切 削技术 自身也 能 良好的机床是实现高速切 削的关键 因素 。其 ３ ． ２高性 能 的 刀具 存在着一些亟待解决 的问题 ，这些都在一定程 应具备的技术有以下几项 ： 夹持系统高速铣床的刀具夹持系统要求其 度上制约和阻碍 了高速切削技术 的发展 ，我们 有很高的动平衡性 ， 要求 主轴具 有 ３０ ０／ ｉ 需要找准问题所在 ， ００ ｒ ｎ ｍ 认真研究并真正加以解决 。 ２１ 速 主 轴 ．高 高速主轴是高速切削机床 的核心部件 ， 随 之上 的动平衡能力 ， 且具有绝对的定心性 。主 着对 主 轴 转 速要 求 的不 断 提 高 ，传 统 的齿 轴 、 刀柄 、 刀具三者在旋转时应具有极高的同心 轮——皮带变 速传 动系统 由于本身 的振 动 、 噪 度 ， 这样才能保证高速 、 高精度加工 。否则转速 音等 原因已不能适应要求 ，取而代之的是一种 越 高离心力越大 当其达到系统的临界状态将 新颖 的功能部件—— 电主轴 ，它将主轴电机与 会使刀具系统发生 激振 ，其结果 是加工质量下 刀具寿命缩短 ， 加速 主轴轴 承磨损 ， 重时 严 机床 主轴合二为一 ，实现 了主轴 电机与机床主 降， 轴 的～体化。电主轴采用 了电子传感器来控制 会使 刀具与主轴损坏 。刀柄系统与主轴锥 度穴 温度 ， 自带水冷或 油冷循环系统 ， 使主轴在高速 孔应结合紧密，现在 刀柄一般都采用锥部 与主 旋转时保持恒温 ，一般可控制在 ２ 。 ～ ５ ０ ２ 。范 轴端面同时接触 的双定位锥柄。
模具高速切削技术及其应用
高速 切 削 加 工 过 程 极 为迅 速 ，９ ％ 以的加 工 精 度 和 很
２２切削力 减 小 ．
收稿 日期 ：２ ０ ．２２ ０ ５ １．３
低的表面粗糙度 ，并 且在一定的切削条件下 ，可 以 对 硬 表 面 进 行 加 Ｔ ， 尤 其 是 对 硬 度 在 ＨＲ ４￣ Ｃ ０
作者简介：杜华玲 （９ １一） １７ ，女，山东青州人，潍坊学院机电工程学院助教。
１高速 切削 技术 ．
削 热 量 极 少 ， 零 件 不 会 由于 温 升 导 致 翘 曲或 膨 胀
［ 高速 切 削 是 一 个 相 对 概 念 ， 如何 定 义 ， 目前 变 形 。高 速 切 削 特 别 适 用 于 加 ＿ 容 易热 变 形 的零 Ｔ 如 ， 尚无共 识 。而 且 山于 同 的加 Ｔ 方 式 、 同Ｔ件 件 。 对于 加 ＿熔 点较低 、易 氧化 的金 属 （ 镁 ） 有 同的 高速 切 削 范 ， 冈而 也 很 难 就 高速 切 削 高速切 削 有一 定意 义 。
高速切削所具有 的一系列特色和 生产效益方 面 的 巨大 潜 力 ，早 已成 为 德 、美 、 Ｕ等 国竞 相 研 究 的重 要 技术 领 域 。如 今 美 国波 音公 司 、法 国达 索 公 刊采 用数 控 高速 切 削 加 Ｔ 技 术 超 高速 铣 削 销
杜 华玲
（ 坊 学 院， 山东 潍
潍坊
２ １６ ） ６０ １
摘
要：阐述模 具高速切削技术的工艺特点及应用，着重讨论 高速切 削技 术在模具加工中的
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
高速切削加工技术及其在汽车工业中的应用
Ｆ Ｌ Ｔ ：用 高速 加 工 中心 组 成 高 效 率 的柔 性 生 产 线 出以及易于变更
１９ 年，德国Ｄ ｒ ｔｄ 刀具 接触面温度 的提 高。在 高速切 削加工在汽车工业 中 （Ｔ ） ２ ９ ａｍｓａ ｔ Ｆ Ｌ ，具有小型化 、柔 性突 工 业 大 学 的 Ｈ． ｕＪ 教 该接触 点 ，摩擦带来 的高温 的应用概况 ＳＣ ｈ Ｚ 授 在 Ｃ Ｉ 提 出 了 高 速 能达 到工件材料 的熔 点 。使 ＲＰ上
１ ６
Ⅸ 汽车 与配件＊技术与市场 Ａ Ｔ（ｏ２ ０ ７ Ｐ Ｎ ．）２０ ３
维普资讯
然频率（ ｏ ｎ ｎ ｔ ｌ 速度 ，从而导致工件 与前 刀 表面质量 ；降低切削阻力。 Ｄ ｍｉａ ｔＮａｕ ａ ｒ
Ｆ ｑ ｅｃ） ｒ ｕ ｎ ｙ。 ｅ
为上汽集团某 对 于 有大量 材料 需要 移 显著特 点。图２ 除的工件 ，具 有复 杂结构或 发动机 公司利用该 生产 线加 切 削 加 工 （ ＳＰｅ 得切 屑变软甚至液化 。因而 Ｈｉ ｈ ｄ ｇ ｅ 如发动机机 工发动机机体 、气缸 盖 、滤 Ｍａ ｕａ ｔ ｎ ｎ ｆｃｕｉｇ。Ｈ Ｍ） ｒ Ｓ 的概 大 大减小了对切 削刀具的阻 超薄结构的工件（ 念 及 其 涵 盖 的 范 围 ， 如 图 力 ，也 就是减小 了切 削力 。 体 、缸盖 。汽车覆 盖件模具 清器座等工件的实例。
业 、航 空 航 天 、模 具 制 造 和
仪器仪表等行 业中获 得 了越 来越广泛 的应 用 ，并已取得 了重大 的技术 经济效 益 ，是 当代先进 制造 技术的重要组
成部 分。
高速切削加工的技术特征 高速切削是实现离效率制
造的核心 技术 ．工序 的集约 化和设备的通用化使之具 有 很高的生产效率。可 以说 ． 高速切 削加工是一种不 增加 设备数量而大幅度提高 加工 效率所必不可少 的技术 。其
高速切削加工技术及应用论文
浅谈高速切削加工技术及应用摘要：高速切削(high speed cutting,hsc)是近年来迅速崛起的一项先进制造技术。
本文就高速切削加工技术的发展、特点、关键技术及其应用作一简要的研究与阐述。
关键词：高速切削加工；技术；研究；应用中图分类号：tg659 文献标识码：a 文章编号：1006-3315（2011）11-175-0011931年4月德国物理学家carl.j.saloman最早提出了高速切削（high speed cutting）的理论，并于同年申请了专利。
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之后，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度vc与工件材料的种类有关。
对于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，切削加工不可能进行。
要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。
由于实验条件的限制，当时高速切削无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示。
一、高速切削加工概述1．高速切削历史和现状高速切削的起源可追溯到20世纪20年代末期。
德国的切削物理学家萨洛蒙博士于1929年进行了超高速切削模拟试验。
1931年4月发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削假设。
我国早在20世纪50年代就开始研究高速切削，但由于各种条件限制，进展缓慢。
近10年来成果显著，至今仍有多所大学、研究所开展了高速加工技术及设备的研究。
2．切削速度的划分根据高速切削机理的研究结果，高速切削不仅可以大幅度提高单位时间材料切除率，而且还会带来一系列的其他优良特性。
高速切削的速度范围定义在这样一个给切削加工带来一系列优点的区域。
这个切削速度区比传统的切削速度高得多，因此也称超高速切削。
通常把切削速度比常规高出5～10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。
3．高速切削的优势高速切削具有以下特点：①可提高生产效率；②降低了切削力；③提高加工质量；④高速切削的切削热对工件的影响小；⑤加工能耗低，节省制造资源；⑥高速切削可以加工难加工材料；⑦简化了加工工艺流程；⑧可降低加工成本。
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长春汽车工业高等专科学校继续教育学院毕业论文（设计）中文题目：高速切削加工技术及其应用的研究英文题目：High speed cutting technologyand its application毕业专业：汽车机械制造技术学生姓名：高越准考证号：290414100432指导教师：穆春燕二零一五年八月独创性声明本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得长春汽车工业高等专科学校或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本论文作者完全了解长春汽车工业高等专科学校有关保留、使用论文的规定。
特授权长春汽车工业高等专科学校可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。
（保密的论文在解密后适用本授权说明）论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日目录前言 (05)1．高速切削概念、内容及特点 (06)1．1高速切削概念 (06)1．2高速切削的研究内容 (06)1．3高速切削特点 (07)2.高速切削的技术体系 (08)3．高速切削的技术关键及目前解决方案 (08)3．1高速切削的技术关键 (08)3．2高速切削关键技术解决方案 (09)（1）高速切削机床 (09)（2）高速切削刀具 (11)（3）C A D／C A M (11)（4）高速切削的数控编程 (11)4．高速切削加工技术的应用 (12)4.1高速切削在航空航天工业中的应用 (12)4.2 高速切削在纤维增强塑料中的应用 (12)4.3高速切削在模具制造业中的应用 (12)4.4 高速切削在汽车制造业中的应用 (12)5.高速切削加工技术的发展前景与展望 (12)6.答谢辞 (14)7.参考文献 (14)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：高速切削切削刀具切削机床Ultra—high speed cutting technology and its applicationAbstract: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 tools前言高速切削(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。
由于HSC的特殊规律，它具有切削速度高、进给速度大，加工效率高、加工成本低、加工精度高等一系列优点，是一项极有前途的新技术。
近十年来，由于计算机控制技术、CAD／CAM、FMS、CLMS技术在机械加工中大量应用，生产加工中的辅助时间得以大量节约，在总加工时间中所占的比例愈来愈小，而切削加工时间所占的比重相应地增大，因此要进一步提高加工效益，势必要把降低切削加工时间，亦即提高切削速度列入议程。
这样，随着工业技术的发展，发展和应用高速切削技术显得十分重要，与此相对应，对高速机床的需求量也逐年提高。
据估计，高速机床的世界市场需求量每年为七亿美元，且每年按数亿美元的速度增长。
在我国，目前航空工业急需配置高速铣床(整体壁板铣床)。
此外，根据调查，目前我国模具制造行业(火花集团)迫切需要超高速机床，由于尚无这方面的技术和装备，每年约有数亿美元的模具制造业务不能承接。
其它行业的潜在需求量也相当之大。
正因为如此，德国法兰克福Bettle研究所1988年在关于机床工业发展前景的研究报告中指出，高速切削加工隐藏着巨大的发展潜力，机床工业界要使自己在尖端加工技术方面所花的投资转化为竞争力，就应在实际中加倍重视超高速加工。
目前国际上对HSC技术的研究正方兴未艾，有关HSC机理的研究也在不断进行，HSC机床也不断推出，并在实际运用中产生了巨大的经济效益。
1．高速切削概念、内容及特点1．1 高速切削概念高速加工技术是指采用超硬材料的刃具，通过极大地提高切削速度和进给速度来提高材料切除率、加工精度和加工质量的现代加工技术。
高速加工是实现高效率制造的核心技术，工序的集约化和设备的通用化使之具有很高的生产效率。
可以说，高速加工是一种不增加设备数量而大幅度提高加工效率所必不可少的技术。
高速加工的切削速度范围因不同的工件材料、不同的切削方式而异。
目前，一般认为，高速加工各种材料的切削速度范围为：铝合金已超过1600m／min，铸铁为1500m／min，超耐热镍合金达300m／min，钛合金达150～1000m／min，纤维增强塑料为2OO0～9000m／min。
各种切削工艺的切速范围为：车削700～7000m／min，铣削300～6000m／min，钻削200～1100m／min，磨削250m／s以上等等。
1．2高速切削的研究内容(1)高速切削机理研究。
对高速切削加工过程、各种切削现象、各种被加工材料的高速切削性能以及高速切削的工艺参数优化等进行系统研究。
(2)超高速主轴单元制造技术研究。
主轴材料、结构、轴承的研究与开发；主轴系统动态特性及热态性研究；柔性主轴及其轴承的弹性支承技术研究；主轴系统的润滑与冷却技术研究；主轴的多目标优化设计技术、虚拟设计技术研究；主轴换刀技术研究。
(3)高速进给单元制造技术研究。
高速位置芯片环的研制；精密交流伺服系统及电机的研究；系统惯量与伺服电机参数匹配关系的研究；机械传动链静、动刚度研究；加减速控制技术研究；精密滚珠丝杠副及大导程丝杠副的研制等。
(4)高速加工用刀具磨具及材料研究。
研究开发各种高速加工(包括难加工材料)用刀具磨具材料及制备技术。
(5)高速CNC控制系统：高速加工要求CNC控制系统具有快速数据处理能力和高功能化特性，以保证加工复杂曲面轮廓时，具有良好的加工性能。
还要具有高速插补及超前处理能力，防止刀具轨迹偏移和突发事故。
(6)高速加工在线检测与控制技术研究。
对高速加工机床主轴单元、进给单元系统和机床支承及辅助单元系统等功能部位和驱动控制系统的监控技术，对高速加工用刀具磨具的磨损和破损、磨具的修整等状态以及高速加工过程中工件加工糖度、加工表面质量等在线监控技术进行研究。
1．3 高速切削特点高速切削速度较之常规切削速度几乎高出一个数量级，其切削机理异于常规切削。
由于切削机理的改变，使得高速切削技术具有如下特点：(1)切削力小由于切削速度高，切屑流出速度加快，切屑流出阻力减少，切削变形减小，从而使切削力比常规切削降低30％以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力大幅度减少，特别适合于加工薄壁类刚性差的工件，如飞机上的机翼壁板等。
(2)工件热变形小在高速切削时，90％以上的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，工件积累热量少，工件温升不会超过3℃，基本保持冷态，不会由于温升导致热变形，特别适合于／Jam细长易热变的工件。
(3)材料切除率高随切削速度的提高，进给速度也相应提高5～10倍，单位时间内的材料切除率可达常规切削的3～6倍，适用于材料切除率要求大的场合，在航空航天、汽车和模具制造等领域，高速切削技术已成为加工整体构件最理想的制造技术。