高速切削加工技术的分析与应用

摘要 高速切削刀具及其工艺技术是机械制造企业亟待解决的重要课题之一。因为机械制造企业对敏捷制造能力和柔性化生产水平要求的不断提高，对高速铣削加工技术提出了更高要求，本文从不同的角度阐述了这一问题。

关键词 高速切削；机械加工；加工效率

中图分类号TG659 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0124-01

高速切削技术是当前机械制造行业中使用比较广泛的一种加工技术，高速切削技术正在以前所未有的速度向前发展，具有广阔的发展前景，可以预见在不久的将来，高速切削技术将成为切削加工的主体。因为它涉及到所有机械加工的行业，特别时机床制造行业，一个良好的切削刀具将会直接影响到被加工工件的表面质量和加工周期，根据工件的材料选择合理的高速切削刀具对加工工件的表面质量和加工效率也具有很大的影响，所以作为技术和相关工作人员必须要研究和分析高速切削原理，只有了解和掌握了高速切削原理，才能充分发挥刀具的作用和提高加工效率。

1 高速切削加工技术的优势

高速切削在单位时间内对加工工件的材料切除率有了显著的提高，从而改善了机械加工传统的加工效率；高速切削当速度达到临界点后，整个切削力就能降低30％左右，减少了很多径向切削力，这就有利于一些薄壁件和刚性较差的零部件加工；由于高速切削加工有着传统工艺无法比的速度，切削热还没有传给工件，就已被切屑飞速带走，确保了工件冷态，所以说高速切削加工特别适用于一些易热变形的加工零件；高速切削加工切削比较平稳，也可以加工一些精密、表面粗糙度要求较高的零件；高速切削加工还能加工比较难以加工的材料，降低加工成本和提高加工效率。

2 高速切削加工技术的应用

伴随着高速切削加工技术逐步进入机械加工行业，高速切削加工技术对传统的机械加工产生很大的影响，高速切削加工技术完全改变了传统的机械加工工艺整个流程。如我单位生产的某种数控车床的床身，由于受到机床结构的限制，床头箱结合面比淬火导轨面高210mm，床头箱结合的前端面与淬火导轨前端面相距400mm，而且导轨面淬火硬度HRC52，精度的要求又很高，床身总重量25.5t，如果还使用传统的切削加工方法，导轨淬火－粗磨导轨－精铣其它面－精磨导轨面和床头箱结合面，粗磨由于受到床身结构和重量的限制，不可能实现，就是用精磨机床代替粗磨，由于磨削量比较大，磨削时间长，砂轮易撞到床头箱结合面上，与同行们对高速切削刀具进行研究，采用可转位刀片CBN的刀具，对淬火导轨面进行精铣，消除淬火对导轨面产生变形，留很少的加工余量进行精磨，即提高了加工效率，问题又得到解决。高速切削在精加工中以铣代磨在我单位对某些零件也得到应用，如小型直线导轨的床身、底座和横梁。目前某单位刀具商正与沈阳第一机床厂共同对高速切削刀具在粗加工中应用进行试验，从试验的结果来看，加工效率至少提高35，沈阳第一机床厂正准备推广应用这一技术。机械加工在各国制造业中影响力很大的加工业之一，可以说机械加工技术代表着一个国家工业技术水平的高低，一个国家没有高水平的机械加工技术，就不可能生产出高质量的产品，这个国家就不会有较强的工业和较强的国力。

高速切削加工技术在机床制造业，其主要表现在：1）高速切削能够提高整个加工效率，不仅机床转速高、进给快，而且粗、精加工能够一次完成，一定程度上提高了工件制造的生产率。如果在结合CAD/CAM技术，工件的制造周期就能缩短约35％的时间；2）高速切削加工可代替磨削加工；3）对于一些复杂曲面的零件和结构特殊的工件，利用高速切削技术作精加工，可取得以铣代磨的加工效果。采用高速切削后，不仅能够满足工件表面质量的要求，而且还能提高加工效率。

3 高速切削加工对切削刀具的要求

对刀具材料的要求，在高速切削时，产生的切削热和对刀具磨损都比较小，所以高速切削使用刀具材料的选择，主要表现在：1）耐磨性和高硬度，刀具硬度一定要高于加工工件的硬度，通常都是在60HRC以上。刀具的硬度和耐磨性成正比，硬度越高耐磨性就会越好；2）高的韧性和强度，刀具要具备较高的韧性和强度，以便承受振动、切削力和冲击，防止刀具脆性崩刃和断裂；3）抗热冲击性和高的耐热性能，高速切削时一般都有着很高温度，所以刀具要选择氧化温度高、熔点高、抗热冲击性能强、耐热温度好材料；4）良好的高温力学性能，刀具材料要求具有很高的高温力学性能，如高温硬度、高温韧性及高温强度等；5）刀具材料要满足新型材料加工和难加工材料的需要。对刀具结构和几何参数的要求，除了刀具材料的正确选择外，正确选择刀具结构、切削刃的几何参数及刀具的断屑方式等，对高速切削的效率、表面质量、刀具寿命及切削热量的产生都有很大的影响。刀具系统必须要有良好的平衡状态和安全性。刀柄是高速切削加工的一个关键部件，它是传递机床的动力和精度。高速切削加工时既要保证加工精度，又要保证高的加工效率，还要保证安全可靠。

4 高速切削加工的经济性分析

有以下几个方面的因素可以体现高速切削加工良好的经济型性，零件的单件加工时间缩短；工序的集约化，可以在同一台机床上，一次加工装卡完成零件所有的粗加工，半精加工和精加工；将CAD/CAM技术一体化集成应用，缩短新产品的开发，设计与制造周期；可以加工刚性差的零件，提高了刀具的耐用程度和机床利用率；零件加工精度高，表面质量好，刀具成本低，节省了换刀辅助时间以及刀具刃磨费用，这些都是采用高速切削加工所能去的较好技术经济效益的体现。

5 结论

为了充分发挥高速切削在加工中心和数控铣床的作用，在保证工件加工质量的前提下，要优先选择高速切削刀具和优化切削参数。刀具的选用与普通机床不同，要完全从高速的角度考虑问题，才能使高速切削达到目的。

参考文献

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[2]陈锡渠主编.现代机械制造工艺[M].清华大学出版社，2006.

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