高速切削加工技術研究

胡冬生

摘 要：切削加工是指用切削工具（包括刀具、磨具和磨料）把坯料或工件上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規定的幾何形狀、尺寸和表面質量的加工方法。高速切削技術不只是一項先進技術，它的發展和推廣應用將帶動整個制造業的進步和效益的提高。隨著機械加工對切削效率和加工質量的要求越來越高，高速切削加工作為一種新型的加工技術，不但能夠高效率的減少資源的使用，也可以有效的減輕對環境的污染，在機械制造領域中的應用比較多。

關鍵詞：高速;切削;加工;技術

高速切削加工方法是綠色切削技術中經常使用的一種，在提高生產率、減少熱變形和切削力以及實現高精度、高質量零件加工方面具有顯著的優越性。在機械加工工程中，在應用高速度切割削減技術展開機械設備切削時，高速加工作為模具制造中最為重要的一項先進制造技術，是集高效、優質、低耗于一身的先進制造技術。與傳統切削加工相比，高速加工發生了本質性的飛躍，其單位功率的金屬切除率提高了30%～50%， 切削力降低了40%，刀具的切削壽命提高了80%.隨著切削速度的提高，單位時間毛坯材料的去除率增加，切削時間減少，加工效率提高，從而縮短了產品的制造周期，提高了產品的市場競爭力。

一、高速切削加工的優勢分析

（一）提供機械零件加工質量。高速切削加工是機械制造中最主要的加工方法。雖然毛坯制造精度不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝應用日廣，但由于切削加工的適應范圍廣，且能達到很高的精度和很低的表面粗糙度，在機械制造工藝中仍占有重要地位。如今，高速切削加工已進入了一個以高速切削為代表的新的發展階段，由于高速切削加工能極大地提高材料的切除率和零件的加工質量。在進行機械高速切削加工的時候，當機械切削的速度到達一定的數值之后，機械切削的力度差不多平均降到30%左右，特別是直徑方向的機械切削力會較大程度的降低，因此能夠幫助加工一些剛性比較低的，壁比較薄的零部件的高速度精細加工。

（二）能夠降低加工成本。高速切削技術作為模具加工中的一種先進制造技術，在現代工業生產中，已經越來越受到人們的關注。如何在加工質量、加工效率和加工成本之間尋求側重及平衡，也是降低加工成本的一個有效途徑。隨著切削速度的進步，單位時間內的材料切除率增加，切削加工時間減少，從而可大幅度進步加工效率，降低加工本錢。 因而成為當今金屬切削加工的發展方向之一。模具企業要縮短制造周期并降低成本，必須廣泛采用先進切削加工技術，而代表先進制造技術的高速切削技術的出現，滿足了現代模具加工的要求與特點。

（三）能夠提高加工效率。高速切削的速度范圍定義在這樣一個給切削加工帶來一系列優點的區域。這個切削速度區比傳統的切削速度高得多，因此也稱超高速切削。通常把切削速度比常規高出5-12倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削，單位時間材料切除率可提高3～8倍。當加工需要大量切除金屬的零件時，可使加工時間大大減少。對比傳統模具加工中的電火花加工，高速切削節省了電極設計加工的過程，加工精度顯著提高，大幅度減少甚至取消了鉗工的拋光量與打磨配研量，加工效率得到大幅度的提高。例如，目前的模局加工主要還是以普通機加工和電火花加工為主。工藝繁瑣、效率低、周期長，而高速切削技術以其高速、高質、能直接加工淬硬鋼的特點，在縮短模具制造周期并降低成本方面有著很光明的應用前景。

二、高速切削加工需掌握的關鍵技術

（一）機床的選擇。 高速機床是數控機床的高速切削加工技術中做到高速度加工生產的基本前提和要求。一個國家高速機床的設計和使用在很大程度上體現該國家的數控高速加工的水平。為了適應粗精加工、輕重切削和快速移動，同時保證高精度，性能良好的機床是實現高速切削的關鍵因素。因此，應選用具有足夠精度和剛度的機床。必要時可以采取補償校正的方法，如在螺紋磨床或滾齒機上，根據事先測得的機床傳動鏈誤差加裝誤差校正裝置，以校正機床的傳動系統誤差。

（二）加工刀具相關技術 。高速銑削大多采用硬質合金刀具。在保證安全和滿足加工要求的條件下，刀具懸伸盡可能短，刀體中央韌性要好。刀柄要比刀具直徑粗壯，連接柄呈倒錐狀，以增加其剛性。盡量在刀具及刀具系統中央留有冷卻液孔。刀具技術從一開始就相輔相成共同發展，可以毫不夸張的說，只有刀具技術和機床技術的不斷發展，才推進了高速切削技術。高速切削刀具應具有良好的機械性能和熱穩定性要保證加工刀具的結構在高速旋轉狀態下的動平衡和刀具壽命，為達到這一目的，必須采用帶有動平衡裝置的刀具，即在刀套表面 安裝機械滑塊或采用流體動平衡設計，或采用整體刀具形式，確保刀體與刀套的安裝間隙最小。精加工中一般遵循不換刀原則以保證精度。由于不同型面過渡區的圓弧半徑較小，加工刀具的半徑等于或小于過渡圓弧半徑，從目前國內模具生產的情況來看，加工工藝在很大程度上還制約了高速加工模具的應用

（三）切削加工參數的選擇。要重新考慮權衡和公道選用相應的切削參數，以使高速干式切削加工過程的動態穩定性滿足加工要求。實際高速切削選擇切削用量時，應選擇較高的切削速度，較小的進給速度和切深更有利于提高表面粗糙度。可根據切削負載或切削力的變化調整轉速和進給，以最優化的切削參數、切削路徑完成加工。粗加工采用變速切削可有效地減小機床負載、提高切削效率，精加工采用變速切削優化切削質量、提高切削效率。切削加工參數對于機械工件材質硬度的變化、切削深度的不同、刀具磨損狀況、切削液流量變化等因素，都將導致實際切削工況偏離理想狀態。因此，正確合理地選擇切削參數，對確保產品質量、提高生產率，降低制造成本、保證數控機床安全運行和提高綜合效益是十分重要的。

三、結束語

高速切削技術是切削技術的重要發展方向之一，不同的切削材料有著不同的高速切削速度和加工參數。這里包含了高速軟切削、高速硬切削、高速濕切削和高速干切削等等，高速切削機理，高速切削工藝的研究已經成為先進制造技術的一個重要發展方向。只有在相關技術充分發展的基礎上，建立起來的高速切削技術才具有真正的意義。

參考文獻：

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