數(shù)控加工作為現(xiàn)代制造業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的代表喂分，在機(jī)械、航空航天和模具等行業(yè)發(fā)揮著極為重要的作用协伴。90年代以來(lái)吱裙，歐、美杨趣、日各國(guó)競(jìng)相開(kāi)發(fā)和應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床臭颈，加快了機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元中電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速15000～100000r/min凡搪，高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件的快移速度60～120m/min伺狮，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min轨凡，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右莱妥。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min，快速為100m/min文紧，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min叔三。在加工精度方面，近10年來(lái)俭谨，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm硝拧，精密級(jí)加工中心則從3～5μm提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)风皿。而新一代高速數(shù)控機(jī)床特別是高速加工中心的開(kāi)發(fā)應(yīng)用與超高速切削緊密相關(guān)河爹。

　　1.國(guó)內(nèi)外加工中心切削水平的差異

　　目前先進(jìn)國(guó)家的車(chē)削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min(有的高達(dá)10萬(wàn)r/min)以上桐款。例如：在銑削平面時(shí)咸这，國(guó)外的切削速度一般大于1000～2000m/min，而國(guó)內(nèi)只相當(dāng)于國(guó)外的1/12～1/15魔眨，即國(guó)內(nèi)干12～15個(gè)小時(shí)的活相當(dāng)于國(guó)外干1個(gè)小時(shí)媳维。據(jù)調(diào)查，許多加工中心的實(shí)際切削時(shí)間不到工作時(shí)間的55%遏暴。因此侄刽，如何提高加工效率，降低廢品率成了眾多企業(yè)共同探討的問(wèn)題朋凉。對(duì)國(guó)內(nèi)數(shù)控加工中心切削效率部分調(diào)查發(fā)現(xiàn)州丹，普遍存在如刀具精度低、刀片跳動(dòng)量大杂彭、加工光潔度低墓毒、工藝設(shè)備不配套等諸多問(wèn)題。

　　2.提高切削效率的途徑

　≈雎汀（1）合理選擇切削用量

　　當(dāng)前以高速切削為代表的干切削笨墙、硬切削等新的切削工藝已經(jīng)顯示出很多的優(yōu)點(diǎn)和強(qiáng)大的生命力磺勋，成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量、降低成本的主要途徑刷粒。

　　實(shí)踐證明秉疚，當(dāng)切削速度提高10倍，進(jìn)給速度提高20倍宵穆，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的切削“禁區(qū)”后椅勿，切削機(jī)理發(fā)生了根本的變化。其結(jié)果是：?jiǎn)挝还β实慕饘偾谐侍岣吡?0%～40%糯侍，切削力降低了30%勇斜，刀具的切削壽命提高了70%，大幅度降低了留在工件上的切削熱究惨，切削振動(dòng)幾乎消失树家；切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍。根據(jù)目前機(jī)床的情況來(lái)看治拿，要充分發(fā)揮先進(jìn)刀具的高速加工能力摩泪，需采用高速加工，增大單位時(shí)間材料被切除的體積(材料切除率Q)劫谅。

　　在選擇合理切削用量的同時(shí)见坑，盡量選擇密齒刀（在刀具每英寸直徑上的刀齒數(shù)≥3），增加每齒進(jìn)給量捏检，提高生產(chǎn)率及刀具壽命荞驴。有關(guān)試驗(yàn)研究表明：當(dāng)線(xiàn)速度為165m/min，每齒進(jìn)給為0.04mm時(shí)贯城，進(jìn)給速度為341m/min熊楼，刀具壽命為30件。如果將切削速度提高到350 m/min能犯，每齒進(jìn)給為0.18mm鲫骗，進(jìn)給速度則達(dá)到2785m/min，是原來(lái)加工效率的817%踩晶，而刀具壽命增加到了117件执泰。

　　（2）選擇性能好的刀具材料

　　在數(shù)控機(jī)床切削加工中子桩，金屬切削刀具的作用不亞于瓦特發(fā)明的蒸氣機(jī)杖烘。制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強(qiáng)度奄刊、沖擊韌性和化學(xué)惰性于抬，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形锐校。目前國(guó)內(nèi)外性能好的刀具材料主要有：金屬陶瓷、硬質(zhì)合金涂層刀具慨蜒、陶瓷刀具矮按、聚晶金剛石（PCD）和立方氮化硼（CBN）刀具等。它們各具特點(diǎn)歉羹，適應(yīng)的工件材料和切削速度范圍各不相同膨泄。CBN適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等，如加工高硬鋼件(50～67HRC)和冷硬鑄鐵時(shí)主要選用陶瓷刀具和CBN刀具帅挫，其中加工硬度60～65HRC以下的工件可用陶瓷刀具段丸，而65HRC以上的工件則用CBN刀具進(jìn)行切削；PCD適用于切削不含鐵的金屬抡草，及合金饰及、塑料和玻璃鋼等，加工鋁合金件時(shí),主要采用PCD和金剛石膜涂層刀具康震；碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀燎含、板牙和絲錐等工具；硬質(zhì)合金涂層刀具（如涂層TiN腿短、TiC屏箍、TiCN、TiAIN等）雖然硬度較高橘忱，適于加工的工件范圍廣赴魁，但其抗氧化溫度一般不高，所以切削速度的提高也受到限制钝诚，一般可在400～500m/min范圍內(nèi)加工鋼鐵件颖御，而Al2O3涂層的高溫硬度高，在高速范圍內(nèi)加工時(shí)凝颇，其耐磨性較TiC郎嫁、TiN涂層都好。

　　此外爬账，刀具切削部分的幾何參數(shù)對(duì)切削效率的高低和加工質(zhì)量有很大影響源相，高速切削時(shí)的刀具前角一般比普通切削時(shí)小10°，后角大5°～8°横罪。為防止刀尖處的熱磨損下乱，主、副切削刃連接處應(yīng)采用修圓刀尖或倒角刀尖蚂悯，以增大局部刀尖角条肢，增大刀尖附近切削刃的長(zhǎng)度和刀具材料體積，以提高刀具剛性和減少刀具破損率。

　∠⊥（3）加快涂層技術(shù)的開(kāi)發(fā)

　　刀具涂層技術(shù)自從問(wèn)世以來(lái)云钻，對(duì)刀具性能的改善和加工技術(shù)的進(jìn)步起著非常重要的作用，涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志扣筛，在刀具中所占比例已超過(guò)50%聋寻。在21世紀(jì)初，涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加水导，有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù)坠狡，使CBN的優(yōu)良性能在更多的刀具和切削加工中得到應(yīng)用(包括精密復(fù)雜刀具和成形刀具)，這將全面提高加工黑色金屬的切削水平遂跟。此外逃沿，納米級(jí)超薄超多層和新型涂層材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用的速度將加快，涂層將成為改善刀具性能的主要途徑幻锁。

　】痢（4）選擇高精度刀片

　　刀片精度低，跳動(dòng)量太大哄尔，面銑刀加工的平面光潔度將降低触幼，甚至出現(xiàn)溝狀。高精度數(shù)控機(jī)床上刀片的跳動(dòng)量應(yīng)控制在2～5μm究飞。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展置谦，相應(yīng)出現(xiàn)刀片的表面改性涂層處理（基體為高速鋼、ＷCｏ類(lèi)硬質(zhì)合金亿傅、Ｔi基類(lèi)金屬陶瓷）媒峡，很大程度上提高了刀片精度。與此同時(shí)葵擎，出現(xiàn)了各種新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)谅阿，如用于車(chē)削的高效刮光刀片、形狀復(fù)雜的帶前角銑刀刀片某蛆、球頭立銑刀刀片碴秽、防甩飛的高速銑刀刀片等≈钐可轉(zhuǎn)位刀片進(jìn)入了材料承叫、涂層、槽型綜合開(kāi)發(fā)的新階段彼使，可根據(jù)加工材料和加工工序合理組合材料织鳖、涂層、槽型的功能接馏，開(kāi)發(fā)出具有最佳加工效果的刀片卷哟，以滿(mǎn)足高速开辫、高壽命切削加工生產(chǎn)技術(shù)的不同要求。

　∫酃（5）提高加工表面質(zhì)量

　　在保持相同的切削效率(即相同Q值)下颤榛，提高切削速度可改善切屑形成過(guò)程和增加切削阻尼，抑制顫振纸兔，相應(yīng)地減少每個(gè)刀齒的進(jìn)給量能降低切削表面軌跡形成的殘留高度惰瓜，改善表面粗糙度，從而有利于精密零件和模具的加工食拜。

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