高速切削的发展及应用领域

在几十年的研究 中，高速切削历 削速度范 围也不 同。 目前 ，不 同的 被切 屑带走，工件受 热影响小，不 经 了理论探索 、应用探索 、初 步应 加工切削速度约在下述范 围：加工 会因高温导致工件翘曲或膨胀变形 ，
用 的 各 阶 段 。 近 年 来 ，随 着 数 控 加 铝 合 金 为 １０ ０ ０～ ７０ｒ ｒｎ ５Ｏ ／ ｉ；加 工 因此大 大提高了工件 的尺寸精度 和 ｅａ ０— ００ ／ ｉ；加 工 铸 形 位精 度 ； 工设备 、 数字测控技术 、 电子技术 、 铜 合 金 为 ９０ ５０ ｍｍ ｎ 微 ０ ００ ／ ｉ： 新材料新结 构以及 高效高性能刀具 铁 为 ９０ ～ ５０ ｍｍ ｎ 加 工 钢 为 （ ）由于高 速 切 削 的工 艺 系统 ４
专 题 策划
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点
Ｓ ＰＥＣ Ｉ ＡＬ ＳＵＢＪＥＣＴ Ａ ＮＮ Ｉ Ｇ ＰＬ Ｎ
高速切削 的发展及应 用领 域
黑龙 江 省机 械 科 学研 究 院 杨 忠 良
编者按：近年来 ，我们的视觉和耳畔不断地受到高速切 削的冲击，每年的大型专业展会上 ，五花八门的高速 切削设备登场 闪亮，宣传高调。何为高速切 削？高速切 削等同于数控机床吗？高速切 削有什 么优点？ 高速切 削有哪些关键技 术 ？ 高速切削可用于何种领域 ？ 让我们从本文入 门……
２ 高速切削的定义及其优点
２１ 高速切 削 的定义 ．
削热与切 削温度和刀具 磨损 与破损 流程 和加 工能耗 。
等基础理论有其不 同的特征 ，高速
３ 高速 切削 系统
简言 之 ，高速 切 削可 以 理 切 削 的切 削 机理 发 生 了 根本 性 的 变
高速切削不是一个单 一的加工
０ ００ ／ ｉ；加＿ Ｔ耐热镍 基合 振动小 ， 加工工件的几何精度准确， 等相关技术 的发展，高速切 削也 进 ５０～２０ｍ ｍｎ 人了较为成熟的实际应用阶段。 如今 ，高速切削已是制造业的一 金 为 ５Ｏ ／ ｉ；加 工钛 合 金 为 １０ 大大提 高了工 件表面光洁度 ，也 即 ０ｒ ｒｎ ｅａ ５
１ 引言
解 为 以较 快 的生 产 节 拍 进 行 切 削 加 化 ，切 削加 工的结果 也发生了本质
１３ 年 ，德 国切 削 物 理 学 家 萨 工 。但 至 少 到 目前 为止 ，如 何 从 科 性 的变化 。 ９１
洛蒙博士首次提 出高速切削概念并 学 的角度 去确切 定义高速切 削 ，专 申请了专利 ，这一专利技术后来又被 家 学 者 们 尚未 取 得 一 致 的 意 见。
称 为所 罗 门原 理 。它 的核 心 内容 是 ： “ 在具 有一 定 速 度 的高 速 区进 行切 削 速 ８０ ｒ ｉ、进 给速 度 １ｍ ｍ ｎ ０ ０／ ｎ ｍ ／ｉ、 ５
（） １ 高速切削具有高切削率Fra bibliotek、 高进给率，可以显著提高切削速度和 间缩短 ，生产效率提高，单位时间毛
～
幅 度 减 少 切 削 时 间 ，提 高 机 床 的生 刚度 和轻 量 化 的移 动 部 件 及 微 米 级
因此 ，高速切削可使机床的效率、柔
产率。”由于所罗 门原理 有悖于传 加工精度 的切削。也有人单纯 以切 性和精度得到高度统一； （ ） 传 统切 削 相 比，高 速切 ２ 与 ０ 统的切削原理 ，又 颠覆了人们对传 削速度超过传统切削速度 ５～１ 倍 统切 削的认 识 ，因此备 受全球业界 来定 义高 速切 削。实 际上，高速切 削的切 削力小 ，振 动频率低 ，可降 ０ ０ 关注，并 吸引了几 代人对其进行广 削是一个 相对概 念，它包括高速铣 低切削力 ３％ ～９％。高速切削中
～
ｌ０ ｍｍ ｎ Ｏ０ ／ ｉ；加工纤维增强塑料为 提高了工件表面质量 ； （） ５ 高速切削中刀具红硬性好 ，
刀 具 切 削 寿命 能 提 高 ７％，可 不 用 ０
个 热 门话 题 ，它 发 展 迅 速 并 具 有 强 ２０ ００～９０ｍｍｎ ００ ／ ｉ。但这些数据将随 ｔ 大 的生命力 和广阔的应用前景。所 着 高 速 切 削 关 键 技 术 的 发 展 Ｅ新 月 罗 门原理也 广为人们所接受 ，高速 异而 不断 变化 。 切 削 被 看 成 是 ：给 全 球 制 造 业 带 来
泛 深 入 的 系 统 研 究 ，包 括 ：高 速 切 削 、高 速 车 削 、高速 钻 孔 与 高 速 车 刀具 、主 轴 轴 承及 被 加 工 件 所 承受 绝 Ｔ件 削 的机 理 、 工艺 ， 高速切 削用 的机床 、 铣 （ 大 部 分 应 用 是 高 速 铣 削 ）等 的 切 削 力 小 ，＿ 变 形 小 ，尤 其 是 工 具 ， 以及 高 速 切 削 的 实 用 性 和 可 不 同 的加 工 方 式 ，根 据 被 加 工 材 料 薄壁件 、细 长杆件 不容 易变形 ； （ ） ３ 高速 切 削 中 ９ ％ 的切削热 ０ 的不 同以及加工方式 的不同，其切 行性研究等。
通 常 认 为 ，高 速 切 削 泛 指 主轴 转 进给速度，使加工成本降低 ，加工时
５ ／ ｉ 、加 减 速 度 ０５ 坯材料的去除率增加 。其材料去除率 ． 加工 ， 其切削温度降低， 切削力下降， 移 动 速 度 ５ ｍ ｍ ｎ １ ｇ以上 ，并 具 有 高 的静 、动态 通常 可达到传 统切 削的 ３～５ 以上 ， ． ５ 倍 用现有 的刀具进行 高速切削 ，能大
２２高速 切 削的优 点 ．
或少用 冷却液 ，因此可减少环境污
染 ，实现 绿色 加工 。
革命性变化的高新技术 ；面向 ２ 世 １
纪 的前沿技 术 。
与 传 统 切 削 加 工 相 比，高 速 切
（） ６ 高速切削可节约刀具材料 ，
削加工的切屑形成 、切削力学 、切 节省劳 动力 ，减少工 时，减化工艺