高速切削技术考试知识点总结

1.高速切削的特点：材料去除率高、切削力较小、工件热变形小、工艺系统振动小、可加工各种难加工材料、可实现绿色制造、简化加工工艺流程
2.高速切削技术研究体系、关键技术：数控高速切削加工技术是建立在机床结构与材料、高速主轴系统、高性能CNC控制系统、快速进给系统、高性能刀具材料、数控高速切削加工工艺、高效高精度测试技术等许多相关的软件和硬件技术基础之上的一项复杂的系统工程，是将各单元技术集成的一项综合技术。

数控高速切削加工技术的研究与开发体系，如下图：
3.高速切削发展趋势：
4.结合典型工件材料和加工工艺方法，讨论高速切削的速度范围：
1.)根据工件材料：钢材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；
2.)根据加工工艺方法：车削700～7000m/min，铣削300～6000m/min，钻削200～1100m/min，磨削5000～10000m/min,被认为是合适的高速切削速度范围
5.高速切削加工的切削力变化规律：
1）.切削用量对切削力的影响：背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。

进给量f增大，切削力也增大，但切削力的增大与f不成正比（75%）
2）工件材料对切削力的影响：较大的因素主要是工件材料的强度、硬度和塑性。

a.材料的强度、硬度越高，变形抗力越大，切削力也越大。

b.强度、硬度相近的材料，塑性、韧性越大，切削力越大。

3）切削速度对切削力的影响较为复杂
4）刀具几何参数对切削力的影响：前角增大时，若后角不变，刀具容易切入工件有助于切削变形的减小，使变形抗力减小，所以切削力减小。

加工塑性金属时前角增大，变形减小，切削力减小。

加工脆性金属时，因为变形和加工硬化较小，故切削速度Vc改变时切削力变化不大。

在正前角相同情况下，对有负倒棱的车刀，由于切削时的切屑变形比无负倒棱的大，所以切削力有所提高。

主偏角kr在30°～60°范围内增大，由切削厚度ac的影响起主要作用，促使主切削力Fc减小；主偏角约在60°～90°范围内增大，刀尖处圆弧和副前角的影响更为突出，故主切削力Fc增大。

当增大时对背向力的影响比对切削力的影响大，这仍应由大使角减小，所以为了防止振动应减小刀尖圆弧半径。

刃倾角λs对Fz的影响不大，但对Fx、Fy的影响较大。

λs增大，背吃刀力Fy方向的前角γp增大，Fy减小；而进给抗力Fx方向的前角γf减小，则Fx增大
5）其他因素对切削力的影响：（1）刀具材料：对切削力的影响是由刀具材料与工件材料之间亲合力和摩擦系数等因素决定的。

（2）切削液：由于使刀具、工件与切屑接触面间摩擦减小，因此，能较显著减小切削力。

（3）刀具磨损：后面磨损，使刀具与加工表面间摩擦加剧。

故切削力Fc、Fp增大
6.结合萨洛蒙曲线，讨论高速切削加工切削温度变化规律：
切削塑性材料——前刀面靠近刀尖处温度最高
切削脆性材料——后刀面靠近刀尖处温度最高
（1）切削用量对切削温度的影响：从降低θ以提高刀具耐用度来看，在机床允许条件下，选用大的背吃刀量和进给量比选用大的切削速度要有利得多
（2）刀具几何参数对切削温度的影响：
l）前角主要是依据对变形和摩擦的影响。

前角增大变形减小，切削温度低。

当0大于18 ～20 时，虽然变形小产生热少，但散热条件恶化，故切削温度不但不降低，有可能升高。

2）主偏角主要是依据对切削刃工作长度和刀尖角变化而影响的。

一般情况下，主偏角增大，切削温度上升。

3）负导棱及刀尖圆弧半径，对切削温度影响很小。

（3）工件材料对切削温度的影响：工件材料的强度、硬度越高，总切削力越大，单位时间内产生的热量越多，切削温度也就越高。

工件材料的导热性好，从切屑和工件传出的切削热相应增多，切削区的平均温度降低。

（4）其他因素的影响：
1）刀具磨损——刀具磨损较严重时，刀具刀口变钝，刃前区变形增大，同时后刀面与工件之间摩擦增大，故切削温度增大。

2）切削液——冷却、润滑作用，使切削温度降低。

7.结合高速切削加工对机床的要求，讨论高速切削加工机床结构特点：
8.如何选择高速切削加工参数：
高速切削加工参数的选择应考虑一下几点：
1）对刀具磨损的影响：刀具耐用度受切削速度的影响比较大，进给量次之，切削深度最后
2）对切削热的影响：切削速度增大会增加切削温度，但一般材料切削速度增加会使切削大量增加，而大部分切削热会由切削带走。

少量导热性差的材料例外。

3）对切削力的影响：
（1）切削速度影响：切削速度影响不大，但应注意共振点问题。

（2）进给量影响：进给量与切削力基本成比例，应加以控制
（3）切削深度对切削力的影响：应使用较小的轴向切深、应使用较小的径向切深
（4）对粗糙度影响：结合轴向切削深度对粗糙度的影响、径向切削深度对粗糙度的影响、切削速度对粗糙度的影响、每齿进给量对粗糙度的影响，综合考虑
4）对工件粗糙度的影响
9.讨论高速刀具安全性国际标准与刀具安全技术在高速切削加工中的作用：
高速切削技术的最显著特点是采用很高的切削速度来进行零件的机械加工。

因此具有很大离心力，比普通的切削刀具高出很多倍。

高速铣削是目前高速切削技术中应用最多的一种工艺技术，在高速铣削时，这类刀具的各部分都要承受很大的离心力，其作用远远超过切削力本身的作用，成为刀具的主要载荷，其离心力之大，足以导致刀体破碎。

因此，研究高速切削刀具的安全性技术，是进一步发展和应用高速切削技术的必要前提。

在高速数控加工中，高速刀具安全性国际标准与刀具安全技术具有非常重要的意义，因为刀具的标准不仅影响加工的质量和效率，而且道具的不安全还可能导致严重的人身和设备事故
10.高速切削加工对刀具的要求：高的刚度与精度、高的适应性与互换性、刀具结构高度安全性、刀具的动平衡
11.讨论主要高速切削刀具材料的性能、特点：
（1）金刚石刀具：优点：耐磨性高，寿命长、导热性好、加工精度高
缺点：1）天然金刚石刀具：性质脆，易断裂崩刃，价格昂贵
2）PCD刀具：制作过程需要加入粘合剂，硬度下降
3）CVD薄膜刀具：薄膜不稳定，薄膜与基体结合力低，降低寿
寿命及加工精度
（2）立方氮化硼CBN刀具：硬度仅次于金刚石，耐热温度是金刚石的一倍，化学惰性大，具有很高的硬度和耐磨性、很高的热稳定性、优良的化学稳定性、良好的导热性
（3）
(4)新型硬质合金刀具:
1)TiC(N)基硬质合金：硬度接近陶瓷水平、摩擦系数小、有较高的耐热性和抗氧化性、化学性质稳定
2)涂层硬质合金刀具：硬度高、耐磨性能好
3)超细晶粒硬质合金刀具：强度和韧性高、抗热冲击性能好。

12.高速切削技术在汽车、航空和航天、模具加工中的技术特点：
（1）高速切削技术在汽车领域的特点：切削效率高、加工质量高、扩大加工范围、良好的经济性，与传统的精加工相比，进一步实现高精度化；高速切削加工的每次切除量相当小，可以高速地实现多次精密切削加工，从而大大减少了人工修整的工作量，大大提高了覆盖件模具的加工效率；由于切削速度极大提高，与过去的精加工工序相比，加工周期大幅度缩短。

（2）高速切削技术在航空领域的特点:提高切削效率、整体高速加工代替组件、难加工材料的高速切削（3）高速切削加工技术在模具加工领域的特点：提高机床利用率、降低刀具成本，延长刀具寿命、提高高速切削模具效率的工艺技术。