高速铣削技术简介
高速铣削加工工艺
4
高速铣削工艺相对常规加工具有以下优点：
1 2 3 4
提高生产率
改善工件的加工精度和表面质量 实现整体结构零件加工
有利于加工薄壁零件和高强度、高硬度 脆性材料
1
高速铣削工艺条件 对机床软硬件的要求
电主轴 如直线电机驱动装置
具有前馈控制、位置度高分辨率、自适应 控制、NURBS插补功能，配以速加工的 CNC/CAM软件，具有螺旋三轴联动、斜率 分析等功能。
高速铣削加工工艺
高速铣削的基本概念
高速铣削工艺条件 高速铣削工艺要点
高速加工采用全新的加工工艺 , 从刀具、切削参数、 走刀路径的选择及程序的编制，都不同于传统的加工。
1
零件精细结构部位的加工 难加工材料的加工
微小结构的铣削加工
4
2
薄壁类零件的加工 模具零件的加工
3
5
高速铣削的基本概念
所罗门曲线
1 2
保持切削载荷平稳
最小的进给率损失
3ห้องสมุดไป่ตู้
最大的程序处理速度
刀具路径必须符合高速铣削要求
1 2 3 4 5
进退刀采用斜坡和螺旋方式
大量采用分层加工
金属切除率尽量保持恒定 避免急剧变化的刀具运动
满足等量切削和等载荷切削条件
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。 不同刀具加工不同工件材料时，加工用量会有很大 差异，目前尚无完整的加工数据。
高速铣削必须充分关注有效切削速度和浅深度铣削。
高速铣削在切削区产生很高的温度，冷却液在接近 切削刃处汽化，对切削区域几乎没有冷却作用，反 而会加大铣刀刃在切入切出过程的温度变化。 大部分情况下高速铣削不建议使用冷却液，常采用 压缩空气冷却、油雾冷却或水雾冷却，冷却方式以 通过主轴的刀具内冷效果最好。
HSM-基础知识介绍(高速铣削)
3R DAMPING 夹头
普通装夹
使用 3R DAMPING 夹头
High-speed tooling:
同样能使刀具的寿命更长 (= 运营成本降低)
高轴
机床的重要指标
本质:
高速主轴 象
F1 赛车的引擎: 高转速 & 高功率
高速主轴的制造商
标准控制主轴
矢量伺服控制主轴
•普通铣床配上高速主轴就是高速铣 • 较高的主轴转速,较高加工速度 •高速铣是一种新技术,将替代普通铣床. • 20,000 的主轴转速,完全满足模具加工的需求 •高速铣要比普通铣床加工的更快 •…
高速铣削是 一种新的技术: 一种新的理念:
高速铣 刀具
高 速主轴
高 速
动 态特性
运 动轴
高 速CNC
9 Temperature Monitoring System
TMS ( 温度监视系统 )
4 Labyrinth with Protecting Air Flow
PAF ( 气路密封回路 ) 10 Acceleration Sensor
AS ( 加速度传感器 )
5 Analog Sensor System
➢ 2 种类型:
50
42,000
主轴转速 [min-1]
50
42,000
主轴转速 [min-1]
• 使用轴承 => 高扭矩, 但目前的最高转速为 60K rpm • 无轴承(汽浮) => 低扭矩, 超高速>100K rpm (如: ROKU-ROKU)
➢ 高扭矩:可获得大去除量和使用较大的刀具,刚性好可攻丝 ➢高转速:可获得较快的切割速度,实现在单位时间内铣削较大面积(高速铣特性)
高速切削加工技术
基本结构
进给机构 CNC控制 冷却系统
高速加工虽具有众多的优点，但由于技术复杂，且对于相关 技术要求较高，使其应用受到限制。
与高速加工密切相关的技术主要有：
○ 高速加工刀具与磨具制造技术； ○ 高速主轴单元制造技术； ○ 高速进给单元制造技术； ○ 高速加工在线检测与控制技术； ○ 其他：如高速加工毛坯制造技术，干切技术，高速加工的排屑技
术、安全防护技术等。
此外高速切削与磨削机理的研究，对于高速切削的发展也具 有重要意义。
高速切削 加工的关 键技术
高速主轴系统
高速主轴系统是高速切削技术最重要的关键技术之一。目前主 轴转速在15000-30000rpm的加工中心越来越普及，已经有转 速高达100000-150000rpm的加工中心。高速主轴由于转速 极高，主轴零件在离心力作用下产生振动和变形，高速运转摩 擦热和大功率内装电机产生的热会引起热变形和高温，所以必 须严格控制，为此对高速主轴提出如下性能要求：(1) 要求结 构紧凑、重量轻、惯性小、可避免振动和噪音和良好的起、停 性能；(2) 足够的刚性和高的回转精度；(3) 良好的热稳定性； (4) 大功率；(5) 先进的润滑和冷却系统；(6) 可靠的主轴监测 系统。
• 高速切削已成为当今制造业中一项快速发展的新技术，在工业发 达国家，高速切削正成为一种新的切削加工理念。
第 一 章 节 • 人们逐渐认识到高速切削是提高加工效率的关键技术。
高速切削的特点
随切削速度提高，单位时间内材料切除率增加，切削加工时间减 少，切削效率提高3～5倍。加工成本可降低20％-40％。
高速切削加工在国内的研究与应用
高速切削加工在国内的研究与 应用
20世纪90年代后，我们先后相继研究了模具高速切削加工技术与策 略、涂层刀具与PCBN刀具和陶瓷刀具等高速切削铸铁和钢的切削力、 刀具磨损寿命、加工表面粗糙度以及高速切削数据库技术等。
高速铣削加工技术的主要优点及应用介绍
高速铣削加工技术的主要优点及应用介绍由于生产的发展和产品更新换代的速度加快，对模具的生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，于是电火花加工存在的问题就暴露出来。
所谓高速铣削是指主轴转速可达10000？C80000转/分，快速进给速度可达30-40米/分，加速度可达1g，换刀时间可提高到1-2秒并可获得粗糙度Ra0.6mm以上，还可以加工硬度达60HRC的模块。
形成对电火花加工的挑战，它与传统铣削加工相比，具有温升低热变形小等优点。
从物理本质上来说，电火花加工是靠放电烧蚀的“微切削”工艺。
对加工过程非常之缓慢表面进行局部高温放电烧蚀过程中，工件表面的物理机械性能会受到一定程度的损伤，常在型腔表面形成微细裂纹，表面粗糙度也达不到模具的要求，因而还有进行费力，费时手工研磨和抛光。
因此，生产效率低，质量不稳定，模具已成为新产品开发速度的一关键因素，与电火花加工相比，高速铣削加工的主要优点：1、产品质量好。
高速铣削以高于常规切削速度10倍左右的切削速度对零件进行高速加工，毛坯材料的余量还来不及充分变形在瞬间被切离工件、工件表面的残余应力非常小；切削过程的绝大多数热量约95%被切削屑带走，工件热变形小；高速加工过程中，机床主轴高速运转，激振频率远离“机床—刀具—工件”系统的固有频率范围，加工过程平稳无冲击。
因此，零件的加工精度高，表面质量好，粗糙度可达0.6mm，型腔表面质量可达到磨削水平。
2、生产效率高。
用高速铣削加工的模具，可在一次装夹中完成粗、精加工和模具零件其他部位的机械加工，即所谓“一次过”技术，不需后续的手工研磨与抛光，又容易实现加工过程自动化。
它还能加工形状复杂的零件和薄壁零件。
由于高速切削时切削力大为减少，尤其是横向（Py）切削力很小，这就有利于加工复杂模具型腔中一些细筋和薄壁，其壁厚甚至小于1mm。
总之高速铣削完全符合现代制造技术“高效率、高精度和高自动化”的发展方向，有广阔的应用前景。
而电火花成型加工对一些尖角、窄槽、深小孔和过于复杂的型腔表面和精密加工还是有用的。
高速铣削介绍5
2、选择合适的切削用量和进给
(1)进给的选择 (2)切深的选择 (3)冷却液的选择
3、高速加工编程采用的编程策略
1)采用光滑的进、退刀方式 2)采用光滑的移刀方式 3)应采用光滑的转弯走刀
4、充分发挥CAM软件的高速加工特性
在实践中应采用更适合高速加工的加工 方法，充分利用CAM软件内在的优秀功能。 先进的CAM系统提供了许多更适合高速加工 的加工方法，如在轮廓加工中，用户可以 使用螺旋式三轴联动的加工方法 。 在进行零件的精加工时，在加工中心 支持NURBS代码的情况下，应采用NURBS编 程，这样产生的刀路轨迹的数据量不仅少， 而且刀具运动也更光滑、平稳、高效。
高速铣削数控编程介绍
机床主轴的最高转速 40000-60000r/min X-Y-Z坐标轴方向的最大工作进给速提高到 24-30m/min
MOV1 高速铣削
高速加工的工艺设置ห้องสมุดไป่ตู้
1、刀具的选择 (1)刀柄及刀夹的选择:高速加工要选用HSK系 列的刀柄，如图1-34所示
HSK刀柄示意图
(2)刀具几何参数的选择:
高速切削加工切削力及扭矩较小，可以 先用较大的、后角较尖锐的切削楔，以便 降低工件材料在后刀面的接触磨擦效应。 有利于提高刀具耐用度。
(3)刀具材料的选择:
切削钢件使用的硬质合金刀具必须具有很高 的热硬度，因此TiC含量较高的P类合金优于WC含 量较高的K类硬质合金。与硬质合金相比，陶瓷 刀具的耐用度要高得多，但它性脆，导热能力差， 只适用于小的切削深度和进给量。使用涂层硬质 合金刀具，如物理气相沉积 (PVD)方法涂覆的 TiN涂层刀具，可以大幅度提高刀具的抗磨损能 力，从而提高刀具的耐用度，根据切削速度的不 同，可以达到50%一200%。
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。
高速铣削加工技术概述
１ 引言
高速铣削加工 不但具有加工 速度高 以及 良好 的加工精度
和表 面质量 ， 而且与传统 的切削加 工相 比具有温 升低 （￣ ／ ＩＩ Ｊ
降低 了 ３ ％，刀具 的切 削寿命提 高了 ７ ％。还 可加工淬硬零 ０ ０
件， 许多零件一次装夹可完成粗 、 半精和精加 工等全部 工序 ， 对 复杂型面也 能达 到零件表面质量要求 ， 进而提高 了加工生产率
２０ ０ ８年 １ １月
广 西轻 工 业
Ｇ Ａ Ｇ ＪＩ Ｎ Ｉｏ ＩＨ Ｄ ｓＲ Ｕ Ｎ Ⅺ （瓜 Ａ ＦＬＧ ＴＩ ｕ Ｔ Ｙ ） Ｎ 机 械 与 电 气
第 １ 期（ １ 总第 １ ０ ） ２ 期
高 速铣 削 加 工技 术概 述
高发 伟
（ 东 东阳 光铝业 股份有 限公 司， 东 韶 关 ５ ７ １ 广 广 １ ２） ２
２１ 可部分替代某些工艺 ．
高 速切削时 的切 削力 小 ， 有较高 的稳 定性 ， 可加工高 质量
的薄壁零件 。 采用 分层铣削 的方法 ， 可切削出壁厚 ０２ ｍ， ．ｒ 壁高 ａ ２ ｒｍ的薄壁零件 。刀刃和工件的接触 时间非 常短 ， ０ ａ 避免 了侧
壁 的变形 。
如 电火花加工、 磨削加工等高强度和高硬度 加工也是 高速
切 削的一大 特点 ，高速切削 已可 加工硬度 达 ＨＲ ６ Ｃ ０的零件。
３ 高速 铣削加 工在 螺纹 加工 中的应用
用高速铣削刀盘加工螺纹 的方法又称旋风铣削法 ， 加工 其 表面是刀齿旋转形成 的回转表 面在不同连续位置的包络面 ， 它
一
采用带涂层的硬质合金刀具加工模具 ， 直接将 淬硬工具钢一次
进制造技术领域重要 的研究方 向之一【３ １】 ．。 长期以来 ， 们对模具 的加工一 直采 用铣 削——磨削或者 人
高速铣削
一、前言在现代模具生产中，随着对塑件的美观度及功能要求得越来越高，塑件内部结构设计得越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，相应的模具结构也设计得越来越复杂。
这些都对模具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要追求加工表面的美观。
随着对高速加工技术研究的不断深入，尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD/CAM软件等相关技术不断发展的推动下，高速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。
数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。
相对于传统的切削加工，其切削速度、进给速度有了很大的提高，而且切削机理也不相同。
高速切削使切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的金属切除率提高了30%~40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。
随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加了，切削时间减少了，加工效率提高了，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。
同时，高速加工的小量快进使切削力减少了，切屑的高速排出减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。
由于切削力的降低，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，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此降低了表面粗糙度。
在模具的高淬硬钢件(HRC45~HRC65)的加工过程中，采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序，从而避免了电极的制造和费时的电加工，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。
对于一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削也可顺利完成，而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。
高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响，改变了传统模具加工采用的“退火→铣削加工→热处理→磨削”或“电火花加工→手工打磨、抛光”等复杂冗长的工艺流程，甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。
高速铣削加工讲解
4）行切的端点采用圆弧连接，避免直线连接；
高 5）应尽量避免全力宽切削；
速 6）残余量加工或清根加工是提高加工效率的重要手段，一般应采用
铣 多次加工或采用系列刀具从大到小分次加工，直至达到所需尺寸，避
削
免用小刀一次加工完成；
加
7）刀具轨迹编辑优化功能非常重要，应避免多余空刀，可通过对刀 具轨迹的摄像、复制、旋转等操作来避免重复计算；
是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加
工技术 。
高 高速铣削可用于铝合金、铜等易切削家属和淬 速 火钢、钛合金、高温合金等难加工材料以及碳纤 铣 维塑料等非金属材料。 削 在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于 加 HRC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加 工 工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零
23
数 控
5.3 刀杆结构
加 工
技 高速铣削刀具，分为整体式和机夹式两类。
术
当机床最高转速达到15000 转/分时，通常
需要采用HSK 高速铣刀刀杆，或其他种类的
高 短柄刀杆。
速
铣
削
加
工
24
数 控
刀杆夹紧刀具的方式
加 工
技 有侧固式、弹性夹紧式（a）、液压夹紧式
术 (b)和热膨胀式(c)等。侧固式难以保证刀具
工 （5）每齿进给量为常数可达到最好的表面
加工质量。
18
数 控
高速铣削的工艺特点：
加
工
技
（1）很窄的公差带；
术
（2）浅切削；
（3）高的切削速度（达到机床极限）；
高
（4）用斜坡和螺旋式进刀；
速
（5）大量采用分层切削；
高速铣削加工技术
高速铣削加工技术，具有许多优秀的特点，如可以获得很光滑的表面质量，容易实现零件的精细结构的加工而避免了大量电极制造和耗时的放电加工，可以有效地对高硬度材料进行加工，特别是可以实现脆性材料和薄壁零件的加工等。
同时简化了生产的工序，使绝大多数的工作都集中在高速加工中心上完成。
使用高速加工技术，不仅要有适合高速加工的设备-高速加工中心，还要选择适合进行高速加工的刀具。
另外采用适合高速加工的编程策略也至关重要。
一、高速加工编程时主要关心的问题采用高速铣削加工编程的原则主要与数控加工系统，加工材料，所用刀具等方面有关。
使用cam系统进行数控编程时，刀具选择、切削用量以及选择合适的加工参数可以根据具体情况设置外，加工方法的选择就成为高速加工数控编程的关键。
如何选择合适的加工方法来较为合理、有效地进行高速加工的数控编程，需要考虑的问题主要与以下几个方面相关：（1）由于高速加工中心具有前视或预览功能，在刀具需要进行急速转弯时加工中心会提前进行预减速，在完成转弯后再提高运动速度。
机床的这一功能主要是为了避免惯性冲击过大，从而导致惯性过切或损坏机床主轴而设置的。
有些高速加工中心尽管没有这一功能也能较好地承受惯性冲击，但该情况对于机床的主轴也是不利的，会影响主轴等零件的寿命。
在使用c am进行数控编程时，要尽一切可能保证刀具运动轨迹的光滑与平稳。
（2）由于高速加工中，刀具的运动速度很高，而高速加工中采用的刀具通常又很小，这就要求在加工过程中保持固定的刀具载荷，避免刀具过载。
因为刀具载荷的均匀与否会直接影响刀具的寿命、对机床主轴等，在刀具载荷过大的情况下还会导致断刀。
（3）采用更加安全和有效的加工方法与迅速进行安全检查校验与分析。
二、高速加工编程采用的编程策略1、采用光滑的进、退刀方式。
在cimatron系统中, 有多种多样的进、退刀方式，如在走轮廓时，有轮廓的法向进、退刀，轮廓的切向进、退刀和相邻轮廓的角分线进、退刀等。
铣削加工中的高速铣削技术
铣削加工中的高速铣削技术现代制造业中，铣削加工技术是十分重要的一部分。
如果能够用更高效的方式进行铣削工作，将会极大提高生产效率和降低成本。
因此，高速铣削技术被越来越多地应用到了现代生产中。
高速铣削技术与传统铣削相比，最显著的不同是其搭载了更先进的高速机床和工具系统。
这些机床和工具能够高效地运作，并在短时间内完成更大量的工作。
同时，高速铣削还使用了更高级的加工参数，例如更大的切削速度、进给速度和毛坯清理速度等。
高速铣削的最大特点是其高效率，其切削速度相比于传统铣削可以提高至10倍以上，而且对切削刃的磨损及其表面质量也大有好处。
大的切削速度需求对机床特性也提出更高的要求，对其刚度、动刚性等机床特性要求更加优良，这也是高速机床设计发展的必然要求。
高速铣削一般可以分为两类：一是高速加工中的tiny 中心铣削，二是高速刀具铣削。
前者是传统铣削工艺改进的产物，主要运用于硬质度较高的材料（如钢、铁、铜等）的加工中。
因为这些材料比较脆弱，且热膨胀系数较低，所以切削时也更容易产生比较严重的变形和加热问题。
高速加工中的 tiny 中心铣削的操作将更为精细，能够使切削过程更加平稳。
同时，由于加工参数的优化，也可以减轻机床的负担，增加刀具的使用寿命。
高速刀具铣削的主要应用是在可塑性工件的加工中，例如铝合金、塑料以及一些轻金属。
这些材料具有较高的可塑性，And 切削过程时变形也不如传统的金属材料严重。
而且，高速刀具铣削可以优化加工参数，大大减少加热和变形问题，提高加工效率。
在这种情况下，高速铣削技术可以极大地提高加工质量、减少浪费、降低成本。
不过，高速铣削技术还存在一些问题要注意。
首先是刀具寿命方面的问题。
由于刀具在高速切削过程中容易变形、断裂，因此需要提出更加精准的切削参数设计。
其次是机床质量方面的要求。
由于高速铣削需要更高的动刚性及刚度要求，因此机床设计以及部件的韧性定位，变形成为了一个需要非常注意的问题。
总的来说，高速铣削技术的应用将会极大地提高加工效率、降低成本。
高速切削加工技术介绍
美国于 1960 年前后开始进行超高速切削试验。试验将刀具装在加农炮里，从滑台上射向工件；或将工件当作子弹射向固定的刀具。 1977 年美国在一台带有高频电主轴的加工中心上进行了高速切削试验，其主轴转速可以在 180 ～ 18000r / min 范围内无级变速，工作台的最大进给速度为 7 . 6m / min。
1979 年美国防卫技术研究总署（ DARPA ）发起了一项“先进加工研究计划”，研究切削速度比塑性波还要快的超高速切削，为快速切除金属材料提供科学依据。
在德国， 1984 年国家研究技术部组织了以 Darmstadt 工业大学的生产工程与机床研究所 PTW ）为首，包括 41 家公司参加的两项联合研究计划，全面而系统地研究了超高速切削机瓜刀具、控制系统以及相关的工艺技术，分别对各种工件材料（钢、铸铁、特殊合金、铝合金、铝镶铸造合金、铜合金和纤维增强塑料等）的超高速切削性能进行了深入的研究与试验，取得了切削热的绝大部分被切屑带走国际公认的高水平研究成果，并在德国工厂广泛应用，获得了好的经济效益。日本于 20 世纪 60 年代就着手超高速切削机理的研究。日本学者发现在超高速切削时，工件基本保持冷态，其切屑要比常规切屑热得多。日本工业界 35善于吸取各国的研究成果并及时应用到新产品开发中去，尤其在高速切削机床的研究和开发方面后来居上，现已跃居世界领先地位。进人 20 世纪 90 年代以来，以松浦（ Matsuora ）、牧野 ( Makino ）、马扎克（ Mazak ）和新泻铁（ Niigata ）等公司为代表的一批机床制造厂，陆续向市场推出不少超高速加工中心和数控铣床，日本厂商现已成为世界上超高速机床的主要提供者.
2 高速切削刀具
刀具是实现高速加工的关键技术之一。生产实践证明，阻碍切削速度提高的关键因素是刀具能否承受越来越高的切削温度在萨洛蒙高速切理研究和高速切削试验的不断深人，证明高速切削的最关键技术之一就是所用的刀具。舒尔兹教授在第一届德国 ― 法国高速切削年会（ 1997 年）上做的报告中指出：目前，在高速加工技术中有两个基本的研究发展目标，一个是高速引起的刀具寿命问题，另一个是具有高精度的高速机床．
高速铣削加工应用及技术研究
高速铣削加工应用及技术研究摘要:高速铣削工艺采用超硬材料刀具进行高速加工，充分利用技术应用的优势。
刀具和铣削参数的选择是测试高速铣削的两个主要区域，并向有关各方提供技术参考。
关键词:高速加工;铣削高速铣削是一种重要的材料加工技术，在生产过程中，使用超硬材料加工工具能更快地切削材料，获得优质加工产品适当尺寸和形状。
高速铣削比常规铣削更准确、更高效。
切削技术在高速铣削中是一种重要的形式，通常用于加工汽车、航天等领域的零件。
此技术的应用能够有效地与复杂曲面操作一起运行。
简而言之，高速铣削是一种高质量的加工技术，需要密集的研究工作才能对技术要素形成准确的理解。
一、高速铣削加工的原理第一个提出高速铣削理论的人是德国物理学家萨洛蒙，人们把铣削速度与温度的曲线命名为“萨洛蒙曲线”。
该曲线表明铣削温度与速度呈正相关。
但是，在峰值过后，铣削速度与温度成负相关。
峰值与材料有关，而对于所有材料，峰值均是存在的，峰值所在的区域就是刀具无法承受的温度范围，经过试验验证，高速钢、硬质合金、涂层和陶瓷刀具均在这种温度下不能正确切削，当时的理论体系因技术条件差而不完善。
但是，这种想法正朝着正确的方向发展，在这个范围之外，铣削效率可以进一步提高。
理论上说，科学家们在60年代开始进行高速加工试验，试验是用加农炮将待加工零件射向刀具的。
其结果是在超过高温区后，切屑的形成和低速区完全不同，当铣削速度从低速转向高速时，切屑从皮带状变为碎屑，铣削力逐渐增大和减小，表明高速铣削加工不同于低速铣削方法。
1977年进行了第一次高速铣削，检验出高速铣削中的铣削速度比传统铣削高出2~3倍，铣削强度提高了70%。
然后启动了高速铣削的系统研究，科学界开始了为轻质合金加工材料进行高速加工的先进加工研究项目，对高速铣削技术进行相关理论研究。
该研究表明，高温区域之外的铣削强度是由于铣削速度的负面影响。
用于制造的材料的导热系数决定了刀具的寿命。
铝合金处理速度1560-4500m/min，随后，40多家企业和机械工程研究所在几所大学进行了联合研究，验证了高速铣削所需的机床、工具和控制设备，并分析了相关技术，各种常用材料验证(钢、铸铁、专用、铝、铝镁铸造、铜合金等)的加工和应用数据，在高速铣削技术中的应用及在生产环境中的应用具有明显的经济效果。
模具高速铣削加工技术
模具高速铣削加工技术引言模具在现代制造业中起着重要的作用，它是生产各种零部件和产品的基础工具。
然而，传统的模具加工技术存在一些局限性，例如低效率、加工精度受限等问题。
为了克服这些问题，模具高速铣削加工技术应运而生。
本文将介绍模具高速铣削加工技术的基本原理、优势和应用，并提供一些实用的工艺技巧。
基本原理模具高速铣削加工技术是采用高转速切削工具和高速进给速度来加工模具的一种先进技术。
与传统的慢速加工相比，高速铣削具有更高的加工效率和更好的加工质量。
高速铣削的基本原理如下：1.高速切削工具：采用高硬度和高韧性的切削工具，如硬质合金铣刀或陶瓷铣刀。
这些切削工具能够承受高速切削的热和压力，同时具有较长的使用寿命。
2.高转速：利用高速切削工具的转速，通常在数千转/分以上，可以实现更快的切削速度和更高的切削力。
3.高速进给：采用高速进给速度，通常在数米/分钟以上，可以实现更快的进给速度和更高的切削深度。
优势模具高速铣削加工技术相比传统的慢速加工技术具有以下几个明显的优势：1.高效率：高速铣削能够以更快的速度完成加工任务，显著提高了生产效率。
在相同时间内，可以加工更多的模具零部件，提高了生产能力。
2.高精度：高速铣削由于切削速度和切削力较高，因此可以获得更高的加工精度和表面质量。
这对于一些对模具形状和尺寸要求较高的产品尤为重要。
3.粗加工和精加工一体化：高速铣削可以实现粗加工和精加工一体化，减少加工工序和装夹次数，提高了加工效率和加工精度。
4.节约成本：高速铣削由于加工效率高，可以减少加工时间和人力成本。
同时，由于切削工具的寿命较长，可以降低刀具消耗和更换成本。
应用模具高速铣削加工技术在各个领域都有广泛的应用，特别是在汽车制造、航空航天、电子通讯等高精度和复杂模具加工领域。
以下是一些常见的模具高速铣削应用：1.汽车模具：汽车模具具有较高的精度和复杂的形状要求，高速铣削可以高效地完成各种汽车模具的加工，如车身模具、发动机模具等。
高速铣削过程铣削力建模与仿真及实验研究的开题报告
高速铣削过程铣削力建模与仿真及实验研究的开题报告一、研究背景及意义高速铣削技术是在高速数控机床上进行的，其主要特点是:切削速度较高，工具进给速度也较高，铣削精度高，加工效率高等。
高速铣削加工技术的出现，不仅极大提高了工件的质量和生产效率，还有望进一步推动制造业的发展。
因此，高速铣削技术的研究和应用具有重要意义。
随着机械加工技术的进步与发展，对于高速铣削过程中铣削力、表面粗糙度、切屑形态、刀具寿命等一系列问题的研究已成为机械工程领域重要的研究方向之一。
铣削加工中的铣削力是一个非常重要的加工参数，具有直接影响到加工效率、加工质量的特点。
因此，研究铣削力的变化规律及其控制方法是提高高速铣削加工质量和效率的必要条件。
而表面粗糙度则是体现工件表面光洁度的重要指标，是直接影响到工件的功能性能的因素之一。
在高速铣削加工过程中，如何有效地预测铣削过程中的铣削力及表面粗糙度，对提高高速铣削加工质量和效率具有非常重要的意义。
因此，铣削力和表面粗糙度的预测是高速铣削加工研究的重要领域之一。
二、研究内容及方法1. 研究内容本研究的主要研究内容包括：(1) 高速铣削过程中刀具与工件的接触状态建模和仿真。
(2) 基于接触状态的铣削力计算与分析。
(3) 高速铣削加工表面粗糙度的预测与控制方法研究。
(4) 高速铣削加工过程中切削刃面磨损的分析及刀具寿命的预测。
2. 研究方法本研究的研究方法主要包括：(1) 基于有限元仿真的高速铣削加工过程建模和仿真。
(2) 基于实验测试数据的高速铣削加工过程力学特性分析。
(3) 基于人工神经网络的高速铣削加工表面粗糙度预测模型的建立。
(4) 组合多种方法，实现高速铣削加工过程中切削刃面磨损的分析及刀具寿命的预测。
三、研究计划及进度1. 研究计划(1) 第一年：建立高速铣削加工过程的有限元仿真模型，分析铣削力的变化规律。
(2) 第二年：基于实验测试数据，分析高速铣削加工过程中的力学特性，并建立高速铣削加工表面粗糙度预测模型。
高速切削(HSC)技术
一、高速切削的原始定义1931年，德国切削物理学家萨洛蒙（Carl.J.Salomon）博士提出了一个假设，即同年申请了德国专利（Machine with high cutting speeds）的所罗门原理：被加工材料都有一个临界切削速度V0，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。
精密铣削技术在制造工艺中的应用与创新
精密铣削技术在制造工艺中的应用与创新近年来，随着科技的不断发展和制造业的进步，精密铣削技术逐渐在制造工艺中发挥重要作用，并带来了许多应用与创新。
本文将从精密铣削技术的基本概念、在制造工艺中的应用以及相关的创新方向三个方面进行论述。
一、精密铣削技术的基本概念精密铣削技术是一种利用铣床进行加工的高精度加工方法。
它可以通过将切削刀具与工件表面进行相对运动，达到去除材料并形成所需形状的目的。
精密铣削技术不仅可以实现高精度的形状加工，而且还能够进行高效率的加工，从而大大提高了生产效率和产品质量。
二、精密铣削技术在制造工艺中的应用1. 零件制造精密铣削技术在制造工艺中广泛应用于零件的制造。
无论是在航空航天、汽车制造还是家电等行业，精密铣削技术都可以实现对各种复杂零件的高精度加工。
例如，在航空航天领域中，航空发动机零件的制造通常需要采用精密铣削技术，以保证发动机的性能和可靠性。
2. 模具制造在模具制造领域，精密铣削技术被广泛应用于模具的制造。
精密铣削技术可以实现对模具表面的高精度加工，从而提高模具的质量和寿命。
同时，精密铣削技术还可以实现模具的快速加工，大大提高了生产效率。
3. 表面处理精密铣削技术还可以应用于表面处理领域。
通过精密铣削技术，可以对工件表面进行微细切削，改善表面的质量和光洁度。
这在一些要求高外观质量的产品制造中尤为重要，如手机壳、汽车外壳等。
三、精密铣削技术的创新方向1. 高速铣削技术高速铣削技术是精密铣削技术的一个创新方向。
随着刀具材料和加工工艺的不断改进，高速铣削技术可以实现更高的切削速度和更高的加工精度。
这将极大地提高生产效率，同时又不会影响产品质量。
2. 微纳米铣削技术微纳米铣削技术是精密铣削技术在微纳米领域的创新应用。
随着微纳米技术的快速发展，利用微纳米铣削技术可以实现对微型零件和纳米结构的高精度加工。
这对于微纳米器件的制造和研究具有重要意义。
3. 精密曲面铣削技术精密曲面铣削技术是指利用铣削技术实现复杂曲面的加工。
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1）高速主轴单元 高速主轴大多采用内置式马达驱动，主轴机电 一体化，直接传动，转速达到每分钟几万转。其要求应用各种不同的 主轴轴承和主轴润滑和冷却来达到更高的载荷值。
11.1 高速铣削简介
1．粗加工的高速铣削要求： 1）刀具以5°倾角，采用螺旋或倾斜方式进入工件材料。 根据刀具材料、工件材料、机床和CNC系统的能力和条件，使其 进给率与主轴转速之比值应该达到最佳。 2）即使在减少进给量或刀具停止时也要避免急剧改变切削方向， 以防止刀具损坏。 3）为了平稳从容地加工硬化了的材料，径向进给量不得大于 6%～8%的刀具直径，深度进给量最大不超过5%的刀具直径。 2．半精加工的高速铣削要求： 1）避免急剧的铣削运动。 2）为了避免过切，刀具不采用螺旋或斜坡方式下刀，直接下沉到 下一个切削平面。 3）径向切削量小于6%～8%的刀具直径。 4）满足均匀切削条件
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11.2 高速铣削方法
1.进退刀控制 与常规铣削相比较，高速铣削在进退刀控制上要求更高，应尽量 采用斜线、圆弧或螺旋线方式及在轮廓、曲面切向进退刀，保证圆弧 过度，层间进退刀要减少进刀/退刀的相对高度，精加工时最好从工件 外部进刀。 2.移刀方法 在双向切削加工中，为避免行间过渡时方向急剧改变，可采用空 间内向圆弧走刀、空间外向圆弧走刀、“高尔夫”式走刀等方式加工。 如图11-1所示。
我们知道，在常规切削过程中，切削温度和刀具磨损限制了切削 线速度的提高，但远在60多年前，卡尔·索罗门博士（Salomon）发 现，当切削线速度进一步提高，超过某个临界值的时候，切削温度和 切削力反而变小，然后随着切削线速度的继续提高，温度和切削力又 急剧增加。这就使得高速加工(High Speed Machining)成为可能。
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11.1 高速铣削简介
高速铣削的工艺特点可概括为： 1）很窄的公差带。 2）浅切削。 3）高速的切削速度（达到机床极限）。 4）用斜坡和螺旋式进刀。 5）大量采用分层切削。 6）轮廓加工采用小的粗糙度。 7）多用球头刀和圆角立铣刀。 8）切削的切除率尽量保持常数。 9）防止产生切屑的二次切断。
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11.1 高速铣削简介
高速切削要求保持切削载荷平稳，最大限度地减少速率损失，同 时使程序处理速度最大。载荷平稳的前提是要求合理的粗加工和半精 加工方案，上道工序较为均匀的加工余量是高速铣削发挥优势的条件 之一。
对于黑色金属的加工，采用常规铣削进行粗加工，以低成本去处 大量材料；对于铝合金等材料的粗加工和精加工则直接采用高速铣削。 高速铣削可高速成型——它能达到很高的走刀速度，切削更多的表面 积。对于高速铣削，半精加工特别重要。
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11.1 高速铣削简介
✓ 11.1.2 高速铣削的工艺分析
高速铣削是一种高效铣削的方法，它以高切削速度进行小切削量 加工，但其金属去除率比深度铣削效率高，延长了刀具寿命，减少了 非加工时间，它适应了现代生产快速反应的应用特点。
高速铣削的工艺过程与原则 高速铣削采用小切削用量并未减少铣削加工时间，但简化了工艺 过程，减少了整个生产时间（如减少或避免了电极的设计与制造，抛 光时间可大幅度减少或省去），提高了生产效率。
4）高刚性的机床结构，机床结构要有很好的刚度，在高速切削 下抵抗有害的震动，使进给平稳，保证加工精度。
5）超硬刀具材料、结构和涂层工艺等，主轴和刀具的连接采用 新的两面约束型刀具系统。用1：10的短锥柄刀柄可使刀具轴向定位精 度提高，径向跳动降低。刀具旋转要均匀，刀具要进行平衡测试。
软件条件指对编程技术的要求：必须具备适应高速加工编程的 CAM系统。
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11.1 高速铣削简介
3．高速铣削的加工特点 高速铣削加工特点之一就是高速。高速主轴（高切削速度）和高 进给加工过程中大约有75%的热量被切屑迅速带走，从而减小了加工 的刀具温度，刀具寿命得到极大的提高，大约5%的热量由工件吸收， 工件温度低，对解决切削变形、热稳定性很有好处；减少了对冷却的 要求，如使用风冷即可以达到满意的效果。 高速铣削另一特点是小切削用量。高速铣削时主轴转速可达 10000～100000r/min,进给可达20～40m/min,进给加速度可达2～10g。 高速铣削的切宽约为刀具的1/3，切深约为刀具直径的1/10，在加工中 要求分开进行端铣和周铣。
2）快速进给和高加（减）速的驱动系统，采用取消中间运动环 节的直线电动机，可达到高速进给（至少10m/min以上）和高加(减)速。
3）高性能的高速CNC控制系统，系统要有加工指令预处理功能， 能进行NURBS插补，CNC系统要有高速大容量的存储
4）高刚性的机床结构，机床结构要有很好的刚度，在高速切削 下抵抗有害的震动，使进给平稳，保证加工精度。
第11章 高速铣削技术简介
11.1 高速铣削简介 11.2 高速铣削方法
11.1 高速铣削简介
✓ 11.1.1 高速铣削的定义和加工特点
高速铣削是近年来得到迅速发展和应用的一种先进金属切削加工 技术。在航空与模具业，高速铣削很好地解决了薄壁零件的加工，在 提高加工效率和提高制造质量方面，高速铣削也起到很重要的作用。
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11.1 高速铣削简介
精加工要求按照零件的设计要求，加工出达到最好的表面质量和 轮廓精度，精加工的刀位轨迹紧贴着轮廓表面的刀位轨迹应平稳，没 有急剧的方向改变，精加工可用最佳的切削速度和大的进给率。
3．精加工的高速铣削要求： 避免急剧变化的刀具运动。 避免在外形轮廓上进刀和退刀，在轮廓铣削中尽量直接下沉到下 一个深度。 每齿的横向进给量要与径向进给量相同。 采用真实粗糙度铣削，用粗糙度值计算步距。 每齿进给量为常数以达到最好的表面加工质量。
对于高速铣削任务，要把粗加工、半精加工、精加工作为一个整 体过程来考虑，设计出一个包括选用刀具和设置切削参数在内的合理 加工方案，从整体上达到加工的高质量和生产的高效率，发挥高速铣 削的优势，就是高速铣削工艺设计的原则。
在粗加工中，机床平稳协调地运行，避免切削方向的急剧改变是 其基本要求。
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