高速切削技术的发展:高速切削加工技术

时间：2018-12-23 19:49:22　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：随着社会的进步和国家生产力水平的不断提高，生产效率、产品质量要求越来越高，降低生产成本也成了企业的首要任务。文章通过对高速切削技术与常规切削技术的比较，高速切削技术在实际应用中辅助工具及配套设备的要求，体现高速切削技术的进一步研究与发展在实际应用中的重要性。
　　关键词：高速切削比较要求应用发展展望
　　
　　切削加工是机械加工应用最规范的加工方法之一,而高速是它的重要发展方向,其中包括高速软切削、高速硬切削、大进给切削等。高速切削能够大幅度提高生产率，改善加工表面质量，降低加工费用。
　　
　　一、高速切削加工与常规加工的比较
　　
　　高速切削加工与常规的数控加工方法主要区别在于进给速度、加工速度和切削深度这三个工艺参数值不同。高速切削加工采用高进给速度和小切削深度，而数控加工则采用低进给速度和大切削深度。高速切削加工对机床主轴、切削刀具、计算机数控系统、伺服进给系统和数控编程方法的要求与常规的加工方式不同。
　　1.高速切削加工及其精密度。生产实践表明，与传统切削加工相比，用高速加工容易产生剪断切削，当切削厚度减少时，切削温度上升，切削更为碎小。而当应力和切削都减少时，刀具负载变小，同时，由于产生的摩擦热减少，大量的切削热量被高速离去的切削带走，故工件和刀具的热变形很小，工件表面没有变质及微裂纹，大大改善了工件的加工质量，具有加工循环时间短、所需的刀具数少、切削应力小、产生切削量大、加工精度高等特点。一般来说高速加工精度可达10um以下，表面粗糙度Ra1um以下，能有效减少电加工和抛光工作量。
　　2.刀具寿命。高速加工工艺能够保证刀具在不同速度下工作的负载恒定，加上刀具每刃的切削量较小，有利于延长刀具使用寿命。
　　3.高速加工可以在高速度、大进给的方式下完成淬硬钢的精加工，提高加工件的表面质量。而且由于高速加工切削量少，提高了加工及其后续表面光滑度，所以省去了过去机加工和电加工的磨削和抛光工序。
　　
　　二、高速加工的刀具
　　
　　高速切削刀具必须与加工的工件材料有较小的亲和力，具有优良的机械性能和热稳定性，即良好的抗冲击、耐磨损抗热疲劳的特性。目前，陶瓷、立方氮化硼、涂层硬度合金等刀具均可作为高速切削的刀具材料。如聚晶立方氮化硼的刀片硬度达3500～4500HV，已成为高速切削淬硬钢的首选刀具材料。刀具的涂层技术是提高高速切削能力的关键技术之一。
　　
　　三、高速切削加工对机床的要求
　　
　　1.主轴要求动平衡性能好，刚性好，回转精度高，有良好的热稳定性能，能传递足够力矩和功率，能承受高的离心力，带有测温装置和冷却装置。
　　2.机床机床必须具有足够高的刚度和最佳的阻尼特性，以防止切削时刀具颤振对工件表面质量产生不利影响；运动灵活，以适应进给轴的快速移动；要有高的动态特性，除了高的主轴转速和进给速度外还有高的加减速度。
　　3.刀具夹紧技术应采用锥部与主轴端面同时接触的双定位刀柄。夹紧装置必须使铣刀刀柄与主轴很好地连接在一起，保证在高速下刀具不发生窜动。
　　
　　四、高速加工对CAM软件的要求
　　
　　高速加工有着不同于传统加工的特殊加工工艺要求，故应用于高速加工的CAM，编程系统必须具有很高的计算机编程速度，具有全程自动化过切处理能力及自动刀柄干涉检查功能，具有进给率优化处理功能、待加工轨迹监控功能、刀具轨迹编辑优化功能、较前的插补功能，“加工残余分析”功能。
　　
　　五、高速切削的应用
　　
　　由于高速切削机床和刀具技术及相关技术的迅速发展，高速切削技术已经应用于航空、航天、汽车、模具、机床等行业中。车、铣、镗、钻、拉、铰、攻丝、磨削铝合金、钢、铸铁、钛合金等所有传统切削能加工的材料及传统切削很难加工的材料。刀具材料主要使用碳素工具钢、超高速钢、硬质合金钢、涂层刀具、陶瓷刀具、天然金刚石等。国际上高速切削加工技术主要应用于汽车工业、工件本身或刀具系统刚性不足的加工领域及加工复杂曲面的领域。不同加工方式、不同工件材料有不同的高速切削范围。高速切削还在进一步发展中，铣削加工铝的切削速度可达到10000m/min，加工铸铁可达到5000m/min，加工普通钢也将达到2500m/min,钻削加工铝切削转速可达到30000r/min。随着高速机床的高档数控车床的发展，国内大力推进高速切削技术，主要应用于航空、航天、汽车工业和模具。高速切削在国内的研究及应用起步较晚，高速机床的高档数控系统和开放数控系统正在深入研究中，目前主要还依赖进口。国内刀具材料目前以高速钢、硬质合金刀具为主，先进刀具材料（如涂层硬质合金、金属陶瓷、陶瓷刀具等）虽有一定基础，但应用范围不够广泛。
　　
　　六、高速切削存在的问题及发展展望
　　
　　高速切削是切削加工发展的主要方向之一，它除依赖于数控技术、微电子技术、新材料等基础技术的发展外，自身亦存在着一系列亟待攻克的技术问题，如刀具磨损严重，高速切削用刀具切入切出时破损问题，高速切削用刀具材料价格昂贵，铣、镗等回转刀具及主轴需要动平衡，刀具夹持要牢靠安全，主轴系统昂贵且寿命短，而且所有高速加工机床及其控制方法价格昂贵，使得高速切削的一次性投入较大，这些问题制约着高速切削的进一步推广应用。
　　总之，发展先进制造技术，振兴我国制造业是建立强大工业国家的根本。高速切削技术是先进的制造技术，有广阔的应用前景。推广应用高速切削技术不但可以大幅度提高机械加工的效率、质量、降低成本，而且可以带动一系列高新技术产业的发展。加强高速切削技术的基础研究，建立高速切削数据库、高速切削安全技术标准，提高机床和工具行业的开发创新能力，加快高速切削刀具系统、高速切削机床系统的研究开发与产业化具有非常重要的意义。
　　
　　参考文献：
　　［１］艾兴.高速切削加工技术.国防工业出版社,2003年10月1日.
　　［２］张伯霖.高速切削技术及应用.机械工业出版社,2003年4月1日.

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