高速切削加工技術的分析與應用

王福臣，程利鵬

沈陽機床股份有限公司沈陽第一機床廠，遼寧 沈陽 110042

高速切削技術是當前機械制造行業中使用比較廣泛的一種加工技術，高速切削技術正在以前所未有的速度向前發展，具有廣闊的發展前景，可以預見在不久的將來，高速切削技術將成為切削加工的主體。因為它涉及到所有機械加工的行業，特別時機床制造行業，一個良好的切削刀具將會直接影響到被加工工件的表面質量和加工周期，根據工件的材料選擇合理的高速切削刀具對加工工件的表面質量和加工效率也具有很大的影響，所以作為技術和相關工作人員必須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，才能充分發揮刀具的作用和提高加工效率。

1 高速切削加工技術的優勢

高速切削在單位時間內對加工工件的材料切除率有了顯著的提高，從而改善了機械加工傳統的加工效率；高速切削當速度達到臨界點后，整個切削力就能降低30%左右，減少了很多徑向切削力，這就有利于一些薄壁件和剛性較差的零部件加工；由于高速切削加工有著傳統工藝無法比的速度，切削熱還沒有傳給工件，就已被切屑飛速帶走，確保了工件冷態，所以說高速切削加工特別適用于一些易熱變形的加工零件；高速切削加工切削比較平穩，也可以加工一些精密、表面粗糙度要求較高的零件；高速切削加工還能加工比較難以加工的材料，降低加工成本和提高加工效率。

2 高速切削加工技術的應用

伴隨著高速切削加工技術逐步進入機械加工行業，高速切削加工技術對傳統的機械加工產生很大的影響，高速切削加工技術完全改變了傳統的機械加工工藝整個流程。如我單位生產的某種數控車床的床身，由于受到機床結構的限制，床頭箱結合面比淬火導軌面高210mm，床頭箱結合的前端面與淬火導軌前端面相距400mm，而且導軌面淬火硬度HRC52，精度的要求又很高，床身總重量25.5t，如果還使用傳統的切削加工方法，導軌淬火－粗磨導軌－精銑其它面－精磨導軌面和床頭箱結合面，粗磨由于受到床身結構和重量的限制，不可能實現，就是用精磨機床代替粗磨，由于磨削量比較大，磨削時間長，砂輪易撞到床頭箱結合面上，與同行們對高速切削刀具進行研究，采用可轉位刀片CBN的刀具，對淬火導軌面進行精銑，消除淬火對導軌面產生變形，留很少的加工余量進行精磨，即提高了加工效率，問題又得到解決。高速切削在精加工中以銑代磨在我單位對某些零件也得到應用，如小型直線導軌的床身、底座和橫梁。目前某單位刀具代理商正與沈陽第一機床廠共同對高速切削刀具在粗加工中應用進行試驗，從試驗的結果來看，加工效率至少提高35﹪，沈陽第一機床廠正準備推廣應用這一技術。機械加工在各國制造業中影響力很大的加工業之一，可以說機械加工技術代表著一個國家工業技術水平的高低，一個國家沒有高水平的機械加工技術，就不可能生產出高質量的產品，這個國家就不會有較強的工業和較強的國力。

高速切削加工技術在機床制造業，其主要表現在：1）高速切削能夠提高整個加工效率，不僅機床轉速高、進給快，而且粗、精加工能夠一次完成，一定程度上提高了工件制造的生產率。如果在結合CAD/CAM技術，工件的制造周期就能縮短約35%的時間；2）高速切削加工可代替磨削加工；3）對于一些復雜曲面的零件和結構特殊的工件，利用高速切削技術作精加工，可取得以銑代磨的加工效果。采用高速切削后，不僅能夠滿足工件表面質量的要求，而且還能提高加工效率。

3 高速切削加工對切削刀具的要求

對刀具材料的要求，在高速切削時，產生的切削熱和對刀具磨損都比較小，所以高速切削使用刀具材料的選擇，主要表現在：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，硬度越高耐磨性就會越好；2）高的韌性和強度，刀具要具備較高的韌性和強度，以便承受振動、切削力和沖擊，防止刀具脆性崩刃和斷裂；3）抗熱沖擊性和高的耐熱性能，高速切削時一般都有著很高溫度，所以刀具要選擇氧化溫度高、熔點高、抗熱沖擊性能強、耐熱溫度好材料；4）良好的高溫力學性能，刀具材料要求具有很高的高溫力學性能，如高溫硬度、高溫韌性及高溫強度等；5）刀具材料要滿足新型材料加工和難加工材料的需要。對刀具結構和幾何參數的要求，除了刀具材料的正確選擇外，正確選擇刀具結構、切削刃的幾何參數及刀具的斷屑方式等，對高速切削的效率、表面質量、刀具壽命及切削熱量的產生都有很大的影響。刀具系統必須要有良好的平衡狀態和安全性。刀柄是高速切削加工的一個關鍵部件，它是傳遞機床的動力和精度。高速切削加工時既要保證加工精度，又要保證高的加工效率，還要保證安全可靠。

4 高速切削加工的經濟性分析

有以下幾個方面的因素可以體現高速切削加工良好的經濟型性，零件的單件加工時間縮短；工序的集約化，可以在同一臺機床上，一次加工裝卡完成零件所有的粗加工，半精加工和精加工；將CAD/CAM技術一體化集成應用，縮短新產品的開發，設計與制造周期；可以加工剛性差的零件，提高了刀具的耐用程度和機床利用率；零件加工精度高，表面質量好，刀具成本低，節省了換刀輔助時間以及刀具刃磨費用，這些都是采用高速切削加工所能去的較好技術經濟效益的體現。

5 結論

為了充分發揮高速切削在加工中心和數控銑床的作用，在保證工件加工質量的前提下，要優先選擇高速切削刀具和優化切削參數。刀具的選用與普通機床不同，要完全從高速的角度考慮問題，才能使高速切削達到目的。

[1]《實用數控加工技術》編委會.實用數控加工技術[M].兵器工業出版社，1995.

[2]陳錫渠主編.現代機械制造工藝[M].清華大學出版社，2006.

[3]王貴成主編.高速加工工具系統[M].國防工業出版社，2005.

[4]《SANDVIK》和《MITSUBISHI》銑削刀具樣本，2006.