高速加工(HSM)通常指的是在合理的速度和較高的表面進(jìn)給速度下進(jìn)行的立銑加工如癌。例如慎玖，在鋁制飛機(jī)框架部分掏糟的特形銑削加工中蜡感，材料去除率很高，這種加工就是高速加工薇组。在過去60年的時間里外臂，高速加工已經(jīng)在很寬范圍的金屬和非金屬工件材料上得到應(yīng)用，包括對要求采用特定表面拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的零部件進(jìn)行的生產(chǎn)以及硬度為50HRC或50HRC以上材料進(jìn)行的加工律胀。

　　1. 高速加工是制造業(yè)發(fā)展的需要

　　為了存續(xù) 市場上日益激烈的競爭一直都在不斷設(shè)定新的標(biāo)準(zhǔn)宋光。對時間和成本效益的要求變得越來越高。這已經(jīng)迫使人們必須開發(fā)新的過程和生產(chǎn)技術(shù)炭菌。高速加工為此提供了希望和解決途徑罪佳。

　　材料 新材料和難加工材料的發(fā)展更加突出了開辟新的加工方法的必要性逛漫。航空工業(yè)采用自己的專用耐熱和不銹鋼合金。汽車工業(yè)具有不同的雙金屬復(fù)合材料锉择、密實石墨鐵以及用量越來越大的鋁材土霞。模具行業(yè)主要要面臨的問題是加工高度淬火的工具鋼，從粗加工直到精加工聂闺。

　　質(zhì)量 對零部件或產(chǎn)品質(zhì)量提出較高要求是激烈競爭的結(jié)果捍骇。如果將高速加工技術(shù)適當(dāng)應(yīng)用唆痪，則可以在這方面提供解決方案咨捕。可以替代手動精加工就是一個實例境株。特別是對于具有復(fù)雜三維幾何形狀的模具或零部件础川，這一點尤其如此。

　　工藝 通過高速加工肌蝶，可以在很大程度上滿足這樣的需求韵绿，即通過減少裝夾次數(shù)和簡化流程(后勤)而縮短加工時間。在模具行業(yè)中一個典型的目標(biāo)是通過一次裝夾而對完全硬化的小尺寸模具完全加工好毙琴。通過高速加工還可以減少甚至免除成本高昂而費時的EDM(電火花加工)過程赁栈。

　　結(jié)構(gòu)和開發(fā) 在當(dāng)今的競爭中，其中一個主要特點就是利用新穎方面的價值而出售產(chǎn)品辆琅。汽車的平均產(chǎn)品使用壽命周期為4年漱办，計算機(jī)及其附件為1.5年，手機(jī)為3個月……婉烟。這些結(jié)構(gòu)方面的快速發(fā)展以及產(chǎn)品方面的迅速發(fā)展其前提之一就是高速加工技術(shù)娩井。

　　復(fù)雜的產(chǎn)品 在零部件方面，多功能表面越來越多似袁、諸如一個新的蝸輪葉片結(jié)構(gòu)就既具有新穎的洞辣，也具有優(yōu)化的功能和特征。早期的設(shè)計中昙衅，可以用手或機(jī)器人(機(jī)械手)進(jìn)行拋光處理扬霜。而采用新型、較復(fù)雜結(jié)構(gòu)的蝸輪葉片就必須通過機(jī)加工進(jìn)行拋光而涉，并最好是采用高速加工方式著瓶。還有越來越多需要進(jìn)行機(jī)加工的薄壁工件(醫(yī)療設(shè)備、電子元件婴谱、國防產(chǎn)品和計算機(jī)零件等)實例蟹但。

　　生產(chǎn)設(shè)備 切削材料、夾具决太、機(jī)床蓉厕、控制器等的強(qiáng)勁發(fā)展勾疏，特別是CAD/CAM以及設(shè)備等方面的發(fā)展，開辟了只能用新生產(chǎn)方法和技術(shù)才能滿足相應(yīng)要求的可能性杉漓。

　　2. 高速加工的含意

　　高速加工的原始定義 索羅門理論“采用較高的切削速度”在1931年獲得了一項德國專利蛉渡，在該理論中他指出：“在一定的切削速度(比常規(guī)加工高5～10倍)下，在切削刃處的切屑去除溫度將會開始降低……(附圖)沐喘【商海”結(jié)論是：“這種高速加工將有可能，在較高的切削速度下采用普通刀具進(jìn)行加工而提高生產(chǎn)率……抢却≌郊兀”

　　很遺憾，現(xiàn)代研究卻沒有能夠完全證實該理論≡诿常現(xiàn)實中確實存在這樣的現(xiàn)象辖嫁，即對于不同的材料，在以一定的切削速度進(jìn)行切削的切削刃上绑莺，溫度有相對的降低暖眼。對于鋼和鑄鐵而言，這種溫度降低的程度較小纺裁。而對于鋁和其他非鐵金屬材料诫肠，這種溫度降低的程度較高。因此高速加工的定義必須基于其他因素欺缘。

　　有關(guān)高速加工的討論在某些程度上是混淆的卡载。如今存在許多意見与沪、許多說法和許多不同的方式來定義高速加工崩溪。

　　真實的切削速度 由于切削速度既與主軸轉(zhuǎn)速有關(guān)尾膊，也與刀具直徑有關(guān)，因此高速加工應(yīng)該被定義為超出一定水準(zhǔn)的“真實的切削速度”络凿。切削速度和進(jìn)給速度之間的線性關(guān)系導(dǎo)致了“進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速成正比”的關(guān)系骡送。如果選用較小的刀具直徑進(jìn)行加工，則進(jìn)給速度甚至?xí)咝跫牵瑮l件是各個刀齒的進(jìn)給速度以及刀齒的數(shù)量是不變的摔踱。為了對刀具直徑較小作出補(bǔ)償，必須提高轉(zhuǎn)速怨愤，以維持相同的切削速度士怒，而轉(zhuǎn)速提高卻又導(dǎo)致了vf較高。

　　較淺的切痕 對于高速加工應(yīng)用而言乒稚，非常典型而必要的是切削深度ae和ap以及平均切屑厚度hm眷赂，與常規(guī)機(jī)加工相比要小得多。因此材料去除率Q也要比常規(guī)機(jī)加工中小得多咐笙。例外的情況發(fā)生在鋁材屑墓、其他非鐵材料的加工以及各種材料的精加工和超精加工中谱累。

　　3. 高速加工的應(yīng)用條件

　　在進(jìn)行高速加工應(yīng)用時，必須采用具有特定結(jié)構(gòu)和可選項的剛性高奏炸、專門設(shè)計的機(jī)床和控制器谒电。生產(chǎn)設(shè)備都必須針對高速加工的特定過程而設(shè)計。

　　還必須使用高級編程技術(shù)芹菱，其中要具有最合適的刀具路徑冗呀。確保各個工序和刀具的恒定切屑去除量是進(jìn)行高速加工的一個前提，并是高生產(chǎn)率和過程安全性的一個基本準(zhǔn)則桩垫。特定的切削和夾緊刀具也是這類加工的一個必備條件钠锉。

　　4. 高速加工對縣的選用

　　在模具行業(yè)，高速加工技術(shù)中適合的粗加工和精加工最大的昌腰、比較經(jīng)濟(jì)實惠的工件尺寸為400mm×400mm×150mm(長开伏、寬、高)遭商。最大尺寸與高速加工中相對較低的材料去除率有關(guān)。當(dāng)然捅伤，也與機(jī)床的動態(tài)性能以及尺寸有關(guān)劫流。

　　在成套(單次裝夾)加工中，大多數(shù)模具其尺寸都非常小丛忆，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于上述尺寸祠汇。典型工序有粗加工、半精加工熄诡、精加工以及許多情況下還要涉及超精加工可很。始終應(yīng)該進(jìn)行拐角和半徑的剩余銑削加工，以便為后面的工序和刀具創(chuàng)立恒定切屑去除率的可能性凰浮。在許多情況下我抠，一般采用3～4種刀具。

　　常用的刀具直徑范圍為1～2mm渡铲。在80%～90%的情況下切削材料為整體硬質(zhì)含金立銑刀或球頭立銑刀钾独。通常采用具有較大拐角半徑的立銑刀。整體硬質(zhì)合金刀具具有加強(qiáng)的切削刃和中性或負(fù)傾角(主要用于加工54HRC以上的材料)楞澳。一種典型而重要的結(jié)構(gòu)特征是采用較厚的核心访跛，以保證刀具最大的粘接韌性。

　　另外還最好采用切削刃接觸長度較短的球頭立銑刀堡扳。另一種重要的結(jié)構(gòu)特征是掏槽能力秩漾，這種能力對于在沿陡峭而具有較小的間隙之壁部進(jìn)行加工時是必需的。還可以采用尺寸較小的侄脂、具有可轉(zhuǎn)位刀片的切削刀具冯峭。特別是對粗加工和半精加工星茶，情況尤其如此。這些刀具應(yīng)該具有最大的刀柄穩(wěn)定性和彎曲韌性埠浩。采用錐度刀柄可以提高剛度飒胜。此外，采用用重金屬作成的刀柄也可以收到這種效果屠伴。

　　模具的型腔最好比較淺射严，并且不要太復(fù)雜。某些幾何形狀也比較適合具有高生產(chǎn)率的高速加工管挟。將特形銑刀具路徑與順銑結(jié)合的可能性越大轿曙，獲得的加工結(jié)果就越好。

　　在采用高速加工方式對淬硬工具鋼進(jìn)行精加工或超精加工時僻孝，要遵循的主要參數(shù)是切痕要較淺导帝。切深不得超出0.2/0.2mm (ae/ap)。這樣做是為了避免過高的夾具和切削刀具變形穿铆，并保證在模具加工中較高的公差水準(zhǔn)和幾何精度您单。每把刀具均勻分布的切屑去除率還可以保證恒定而比較高的生產(chǎn)率。當(dāng)ae/ap恒定時荞雏，切削速度和進(jìn)給速度將處于恒定的比較高的水準(zhǔn)虐秦。優(yōu)點是在切削刃上將存在較小的機(jī)械變化和工作負(fù)荷，還可以提高刀具壽命凤优。

　　切削數(shù)據(jù) 典型的整體硬質(zhì)合金立銑刀(采用TiC,N或TiAlN涂層)切削淬硬鋼材：48-58HRC的切削數(shù)據(jù)為：

　　粗加工：

　　Vc=100m/min,

　　ap=刀具直徑的6%～8%悦陋，

　　ae=刀具直徑的35%～40%，

　　fz=0.05～0.1mm/齒筑辨。

　　半精加工：

　　Vc＝150～200m/min俺驶，

　　ap=刀具直徑的3%～4%，

　　ae=刀具直徑的20%～40%殊精，

　　fz=0.05～0.15mm/齒协黑。

　　精加工：

　　Vc=200～250m/min，

　　ap=0.1～0.2mm瓦轧，

　　ae=0.1～0.2mm毛溅，

　　fz=0.02～0.2mm/齒。

　　5．對高速加工比較實用的定義

　　高速加工不是一種簡單的高切削速度加工够堆。它應(yīng)該被看作是這樣一種過程关灰，其中操作是用非常特定的方法和生產(chǎn)設(shè)備完成的。高速加工不一定是高主軸轉(zhuǎn)速加工吩秫。許多高速加工應(yīng)用是在采用中等主軸轉(zhuǎn)速和大尺寸刀具情況下完成的犬岔。在采用高轉(zhuǎn)速和高進(jìn)結(jié)對淬硬鋼進(jìn)行精加工時，要采用高速加工，通常采用4～6倍于普通加工的切削數(shù)據(jù)把赢。高速加工是指對小尺寸零件從粗加工到精加工進(jìn)行高生產(chǎn)率加工以及對各種尺寸的零件進(jìn)行精加工和超精加工時的高生產(chǎn)率加工勤适。高速加工隨著零件獲得越多的凈形狀，其重要性會顯得越高钝尸。高速加工如今主要在主軸錐度為No40的機(jī)床上進(jìn)行括享。

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