高速切削加工關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向淺議

廖振興，徐文慶，蔡艷

（湖南財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

高速切削加工關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展方向淺議

廖振興，徐文慶，蔡艷

（湖南財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421002）

目前，高速切削加工技術(shù)在實際制造工作的過程中具有十分重要的作用，具有一定的實用性和先進性，在制造工作之中的應(yīng)用十分廣泛和普遍，就目前的發(fā)展趨勢而言，高速切削加工技術(shù)的發(fā)展空間和前景十分廣闊和遠大。在實際工作的過程中，通過應(yīng)用高速切削加工技術(shù)，能夠極大程度提高制造工作的整體效率，同時，還能夠確保整個切割加工的質(zhì)量。高速切削加工技術(shù)具有精準(zhǔn)度高、速度快等優(yōu)勢，在實際應(yīng)用的過程中能夠有效解決傳統(tǒng)加工技術(shù)中所存在的問題。本文通過對高速切削加工技術(shù)進行詳細剖析，并以此為基礎(chǔ)展望高速切削加工技術(shù)的未來發(fā)展趨勢。

高速切削；加工技術(shù)；發(fā)展方向

湖南省教育廳研究課題：《普通車床高速切削加工改造研究》，主持人：廖振興，參與人：蔡艷、徐文慶。課題編號：14C0155。

近幾年來，以精準(zhǔn)度高、速度快為特點的高速切削加工技術(shù)迅速，并且成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的未來發(fā)展方向。高速切削加工技術(shù)不僅實現(xiàn)了高速切削的目的，同時，還能夠在實際使用的過程中確保切削的精準(zhǔn)程度。對要求十分精準(zhǔn)的航空航天、汽車以及模具等行業(yè)，在實際制造的過程中對于高速切削技術(shù)的應(yīng)用十分認(rèn)可，在一定程度上奠定了高速切削技術(shù)在國際市場的地位。為了能夠充分實現(xiàn)高速切削技術(shù)在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中的廣泛應(yīng)用，需要進一步探究高速切削技術(shù)的應(yīng)用原則以及未來的發(fā)展趨勢和方向。

1 高速切削技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

高速切削技術(shù)起始于20世紀(jì)80年代，主要是以提高切削速度和進度為優(yōu)勢的一種加工技術(shù)，已經(jīng)被認(rèn)定是未來最具發(fā)展前途的加工技術(shù)之一。高速切削技術(shù)在美國、德國、法國以及日本等國家的應(yīng)用十分廣泛，并且已經(jīng)形成的商品大批量的投入市場，伴隨越來越多高效、高速切削加工技術(shù)的快速發(fā)展和進步，在汽車、模具以及航空航天等行業(yè)的應(yīng)用逐漸廣泛和普遍，并且已經(jīng)成為制造加工行業(yè)的主要應(yīng)用技術(shù)之一。目前，對于高速高效的加工行業(yè)而言，基于設(shè)計制造、工藝手段等方面應(yīng)用和實踐的研究成果已經(jīng)比比皆是。而高速刀具和機床技術(shù)是導(dǎo)致我國高速高效制造行業(yè)發(fā)展緩慢的主要原因。目前，我國汽車、模具以及航空航天等行業(yè)在實際生產(chǎn)和加工的過程中，大量應(yīng)用銑削機床以及加工中心，在此生產(chǎn)期間應(yīng)用了大量的高速加工設(shè)備，逐漸使得高速加工技術(shù)在我國得到了廣泛應(yīng)用。但是，我國目前所應(yīng)用的高速切削機床大部分需要依靠國外進口，增加了生產(chǎn)成本。

2 高速切削技術(shù)的優(yōu)勢

高速切削技術(shù)之所以被生產(chǎn)加工行業(yè)的廣泛應(yīng)用和推廣，主要是由于其所具有傳統(tǒng)加工技術(shù)所沒有的優(yōu)勢和特點。

2.1 切削速度快

在切削速度方面，工件與刀具的相對轉(zhuǎn)速達到3000r/min以上，因此，提高切削速度是高速切削技術(shù)的主要優(yōu)勢之一，其在實際應(yīng)用的過程中具有極快的切削速度，與傳統(tǒng)切削技術(shù)相比較而言，在進給率方面，各種材料的切削進給速度比常規(guī)普車加工提高2～3倍，極大程度提高了切削技術(shù)的應(yīng)用速度。對于大批量的加工零件而言，在處理和切削的過程中將會更加快捷和便利，特別是在航空航天事業(yè)的發(fā)展過程中占據(jù)十分重要作用，能夠增加單位時間材料的切除率。

2.2 降低切削力

高速切削技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比，切削技術(shù)在切削力度方面得到大幅度的降低，根據(jù)研究和統(tǒng)計結(jié)果顯示，相對于傳統(tǒng)切削技術(shù)而言，高速切削技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，能夠降低30%的切削力，這對于難以承受大力切削加工的零件而言是一種進步和優(yōu)勢，能夠在一定程度上減少零件難以承受大的切削力所出現(xiàn)的變形情況，同時，利用高速切削時切削力小、切削熱影響小的特性，極大程度提高了切削零件的精準(zhǔn)程度和表面質(zhì)量。

2.3 減少影響力

高速切削技術(shù)在實際應(yīng)用的過程中，具有極快的切削速度，因此，在零件的切削過程中所產(chǎn)生的熱量較少，并且由于切削時間較短，所產(chǎn)生的熱量將會快速脫離零件表面。被加工的零件難以聚集大量的熱量，這在一定程度上將會極大程度降低零件的變形幾率。對于部分零件而言，由于其熔點較低，在實際加工和生產(chǎn)的過程中，應(yīng)用高速切削技術(shù)具有十分重要的作用。

2.4 提高精準(zhǔn)度

高速切削技術(shù)的應(yīng)用，能夠在一定程度上降低加工設(shè)備的受迫振動，在實際加工和切削的過程，能夠極大程度將零件的形態(tài)保留完好。在切削以及加工的過程中，極其重視零件加工的精準(zhǔn)程度。由于高速切削技術(shù)在制造和加工中的廣泛應(yīng)用，能夠極大程度解決傳統(tǒng)切削技術(shù)的精準(zhǔn)問題，進而提升零件切削的精準(zhǔn)程度，在一定程度上提高了加工工作的整體效率。

2.5 增加材料范圍

伴隨高速切削技術(shù)工藝的不斷提升，能夠加工傳統(tǒng)切削技術(shù)難以完成的大難度材料，采用大尺寸硬質(zhì)合金刀具，能夠提高刀具的剛性，同時，還能夠加工一些合金類型的材料，在一定程度上為工業(yè)生產(chǎn)帶來了無限好處。除此之外，高速切削技術(shù)的應(yīng)用可加工硬度為50HRC的零件，加工部位為直徑φ50～φ100的孔或任意直徑的零件端面或內(nèi)外螺紋。

3 高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 刀具技術(shù)

在實際切削和加工的過程中，通常情況下將會出現(xiàn)高熱高溫的情況，因此，在切削刀具的選擇過程中，需要選擇具有穩(wěn)定性、耐熱性的切削工具，只有這樣才能夠在加工的過程中提高切削效率和質(zhì)量。刀具的材料主要包括：金剛石、氮化硼、合金材料、陶瓷等材料。在實際切削的過程中將會產(chǎn)生大量的離心力，因此，在材料的選擇上需要注重其安全性。經(jīng)過改進的刀具技術(shù)，能夠在一定程度上降低刀具的磨損率加工成本。經(jīng)改進后，刀具消耗的費用僅為普通車床的1/5。

3.2 機床技術(shù)

高速切削技術(shù)的應(yīng)用過程中需要與機床設(shè)備相適應(yīng)，與此同時，對于機床的精準(zhǔn)程度等方面也提出了全新的要求。其中，切削機床技術(shù)包括高速單元和機床整機技術(shù)。高速單元技術(shù)的主軸單元是其核心部件，在一定程度上將會直接決定機床的整體作用，能夠有效而又合理的控制切削速度和精準(zhǔn)程度。

4 高速切削加工技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

高速切削技術(shù)是未來加工制造產(chǎn)業(yè)的常用技術(shù)之一，其在實際應(yīng)用的過程中主要應(yīng)用微電子技術(shù)、數(shù)控技術(shù)以及新材料等常規(guī)技術(shù)，其在未來應(yīng)用和發(fā)展的過程中存在著一系列的問題，如刀具磨損問題、刀具使用時間短、刀具價格貴、刀具不牢固等問題，因此，高速切削技術(shù)的發(fā)展方向需要具有以下方面。

4.1 大功率機床

目前，大部分高速切削機床主要是以串聯(lián)開鏈的結(jié)構(gòu)為特點，環(huán)節(jié)繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于在實際應(yīng)用過程中，懸臂與各個環(huán)節(jié)之間存在不同程度的空隙，難以獲取較為理想的總體剛度，進而導(dǎo)致在實際應(yīng)用的過程中難以適應(yīng)高速切削加工技術(shù)的發(fā)展需求。為了能夠更好的解決上述問題，則需要適當(dāng)開發(fā)有關(guān)告高速切削加工技術(shù)的新型數(shù)控加工中心，并在基礎(chǔ)理論以及加工技術(shù)等方面進行系統(tǒng)而又詳細的研究。同時，發(fā)展大功率、小質(zhì)量以及高轉(zhuǎn)速的電主軸，研發(fā)適用于高速切削技術(shù)中心的高效、高速的數(shù)控系統(tǒng)，積極開發(fā)快速、高效的系統(tǒng)技術(shù)。加工內(nèi)孔時相當(dāng)于將車床的普通內(nèi)孔加工變成高速鏜孔加工，提高切削速度以及零件的表面質(zhì)量。

4.2 動態(tài)性和穩(wěn)定性

高速切削機床所具有的動態(tài)性特點，將會直接影響加工制造環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，此時，需要積極開展有關(guān)控制方法、機床結(jié)構(gòu)、切削參數(shù)等內(nèi)容，對于機床動態(tài)性和穩(wěn)定性的影響以及對于刀具壽命和制造質(zhì)量的影響探究，進而為切削參數(shù)的選擇以及減少震動等方面提供可靠的參考依據(jù)。

4.3 高速切削機理

目前，應(yīng)加強高速切削機理的研究，通過高速切削的大量研究和實驗，大量研究高速切削變形機理以及切削溫度、刀具磨損以及切削力等方面變化規(guī)律，加強對于切削加工參數(shù)對于零件加工表面、加工效率以及加工精準(zhǔn)度等方面的研究力度。

5 結(jié)語

總而言之，高速切削加工技術(shù)是一種新型的先進加工技術(shù)之一，在發(fā)達國家的實際生產(chǎn)和制造過程中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，能夠獲取極大的效益。

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