切削加工是機械加工應(yīng)用最廣泛的加工方法之一准瘪，而高速是它的重要發(fā)展方向乎莉，其中包括高速軟切削愚屁、高速硬切削、高速干切削总恐、大進給切削等倚衡。高速切削能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和單位時間內(nèi)材料切除率，改善加工表面質(zhì)量降低加工費用坐默。

　　1 高速切削的概念與高速切削技術(shù)

　　高速切削是一個相對概念神灵，如何定義，目前尚無共識蚜玲。而且由于不同的加工方式浓先、不同工件有不同的高速切削范圍，因而也很難就高速切削的速度范圍給出一個確切的定義结憾。

　　高速切削技術(shù)是在機床結(jié)構(gòu)及材料矢老、機床設(shè)計制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)遗赘、快速進給系統(tǒng)斋葱、高性能CNC控制系統(tǒng)千绍、高性能刀夾系統(tǒng)、高性能刀具材料及刀具設(shè)計制造技術(shù)溃蛙、高效高精度測量測試技術(shù)灌旧、高速切削機理、高速切削工藝等諸多相關(guān)硬件與軟件技術(shù)均得到充分發(fā)展的基礎(chǔ)之上綜合而成的绰筛。因此枢泰，高速切削加工是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及機床铝噩、刀具衡蚂、工件、加工工藝過程參數(shù)及切削機理等諸多方面薄榛。

　　2 高速切削技術(shù)國外發(fā)展現(xiàn)狀

　　從德國 Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念讳窟，并于同年申請了專利以來让歼，高速切削技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了高速切削的理論探索階段敞恋、高速切削應(yīng)用探索階段、高速切削的初步應(yīng)用階段谋右、高速切削的較成熟階段等四個階段硬猫，現(xiàn)已在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。特別是20世紀80年代以來各工業(yè)發(fā)達國家相繼投入大量人力改执、財力啸蜜，研究開發(fā)高速切削技術(shù)及相關(guān)技術(shù)，發(fā)展迅速拟国。

　　國外近幾年來高速加工機床發(fā)展迅速部竟，美國、法國排卷、德國庵无、日本、瑞士径肖、英國娩戳、加拿大、意大利等國家相繼開發(fā)了各自的高速切削機床伍愕。高速主軸是高速切削技術(shù)最重要的關(guān)鍵技術(shù)更践，通常采用主軸、電動機一體化的電主軸部件蓉庆，實現(xiàn)無中間環(huán)節(jié)的直接傳動藏络，主軸支承一般使用陶瓷軸承、靜壓軸承撤宽、動壓軸承壹店、空氣軸承以及油0氣潤滑猜丹、噴射潤滑等技術(shù)，也有使用磁力軸承的硅卢。進給系統(tǒng)則開始采用直線電動機或小導(dǎo)程大尺寸高質(zhì)量的滾珠絲杠或大導(dǎo)程多頭絲杠射窒，以提供更高的進給速度和更好的加、減速特性将塑，最大加速度可達2～10g脉顿。CNC控制系統(tǒng)則使用多片32位或64位CPU，以滿足高速切削加工對系統(tǒng)快速數(shù)據(jù)處理能力的要求点寥，并采用前饋和大量超前程序段處理功能艾疟，以保證高速加工時的插補精度。采用強力高壓敢辩、高效的冷卻系統(tǒng)以解決極熱切屑問題蔽莱。采用溫控循環(huán)水(或其它介質(zhì))來冷卻主軸電動機、主軸軸承戚长、直線電動機盗冷、液壓油箱、電氣柜同廉，有的甚至冷卻主軸箱台凰、橫梁、床身等大構(gòu)件防蚓。采取更完備的安全保障措施保證機床操作者及機床周圍現(xiàn)場人員的安全橘曙，避免機床、刀具儒剧、工件及有關(guān)設(shè)施的損傷惑箕；識別和避免可能引起重大事故的工況；保證產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量停唐。

　　研究工件的材料特性對加工方法的影響科谨，一些難加工材料如鎳基合金、鈦合金和纖維增強塑料等计胶，在高速條件下變得易于切削泞氯。另外，不同材料最佳切削速度也不同陕射，工件材料還是選擇刀具及加工參數(shù)的重要依據(jù)薄塘，一般在高速加工中，宜采用高轉(zhuǎn)速棺克、中小切深悠垛、快進給、多行程，但是在高速加工的工藝參數(shù)選擇方面确买，目前國際上沒有面向生產(chǎn)實用的數(shù)據(jù)庫可以參考斤讥。

　　高速切削機理的研究主要包括高速切削過程中的切屑成形機理、切削力湾趾、切削熱變化規(guī)律及刀具磨損機理對加工效率芭商、加工精度和加工表面完整性的影響規(guī)律。目前對鋁合金的高速切削機理研究搀缠，已取得了較為成熟的結(jié)論铛楣，并已用于指導(dǎo)鋁合金的高速切削生產(chǎn)實踐。但對黑色金屬及難加工材料的高速切削加工機理研究尚在探索階段艺普，其高速切削工藝規(guī)范還很不完善簸州，是目前高速切削生產(chǎn)中的難點，也是切削加工領(lǐng)域研究的焦點歧譬。另外岸浑，高速切削已進入鉸孔、攻絲等的應(yīng)用中测扼，其機理也都在不斷研究之中慷郎。就目前而言，對高速切削時的切削力权扭、切削溫度寨今、刀具磨損與刀具壽命馅酪、加工表面質(zhì)量與加工精度的變化規(guī)律還需要做更加深入的研究和探討某澡。

　　3 高速切削技術(shù)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

　　高速切削在國內(nèi)的研究及應(yīng)用起步較晚，但進入20世紀90年代以來已普遍引起關(guān)注乳侮。目前全國大約有300多萬臺機床份览，大部分還是通用機床，數(shù)控機床包括經(jīng)濟型在內(nèi)大致占10%左右诉德，在航空晃纹、航天、汽車柱洽、模具褂宙、機床和工程機械等行業(yè)進口數(shù)控機床和加工中心占了較大比例。現(xiàn)在國內(nèi)10000～15000r/min的立式加工中心和18000r/min的臥式加工中心已開發(fā)成功并生產(chǎn)問世本谜，生產(chǎn)的高速數(shù)字化仿形銑床最高轉(zhuǎn)速達到了40000r/min初家， 3500～4000r/min的數(shù)控車床和車削中心已成批生產(chǎn)，8000r/min的數(shù)控車床也已問世乌助。高速機床的高檔數(shù)控系統(tǒng)和開放式數(shù)控系統(tǒng)正在深入研究中溜在，但目前主要還是依賴進口。目前國內(nèi)正逐步開始推廣應(yīng)用高速切削技術(shù)，主要是應(yīng)用在航空航天掖肋、模具和汽車工業(yè)仆葡，加工鋁合金和鑄鐵較多，但采用的刀具以進口為主志笼。

　　國內(nèi)刀具材料目前仍以高速鋼沿盅、硬質(zhì)合金刀具為主，先進刀具材料(如涂層硬質(zhì)合金纫溃、金屬陶瓷嗡呼、陶瓷刀具、CBN和PCD刀具等)雖有一定基礎(chǔ)皇耗，但應(yīng)用范圍不夠廣泛南窗。總的來說碘云，切削速度普遍偏低谨跌，切削水平和加工效率較低。高速切削基礎(chǔ)理論研究起步較晚拦腌，80年代以來吊烫，國內(nèi)對陶瓷刀具高速硬切削時的切屑形成、切削溫度岭限、切削力谍钝、刀具磨損與破損、刀具壽命和加工表面質(zhì)量等規(guī)律進行了系統(tǒng)研究酣器，并已在生產(chǎn)中得到較多應(yīng)用椭徙。自90年代以來，對高速切削鋁合金吝重、鋼征乳、鑄鐵、高溫合金沦匿、鈦合金等的切削力律姨、切削溫度、刀具磨損與破損和刀具壽命進行了一定研究和探討臼疫，但還沒有進行全面系統(tǒng)的研究择份。對切削加工過程的監(jiān)控技術(shù)研究較多，但投入生產(chǎn)使用的較少烫堤。

　　4 高速切削的應(yīng)用

　　由于高速切削機床和刀具技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的迅速進步荣赶，高速切削技術(shù)已應(yīng)用于航空、航天塔逃、汽車讯壶、模具、機床等行業(yè)中，車伏蚊、銑立轧、鏜、鉆躏吊、拉氛改、鉸、攻絲比伏、磨削鋁合金臊癞、鋼、鑄鐵吸畸、鈦合金绣嫉、鎳基合金、鉛翁脓、銅及銅合金普计、纖維增強的合成樹脂等幾乎所有傳統(tǒng)切削能加工的材料，以及傳統(tǒng)切削很難加工的材料漫北。刀具材料主要使用碳素工具鋼迂唤、超高速鋼、硬質(zhì)合金市贡、涂層刀具革惊、陶瓷刀具、立方氮化硼切果、天然金剛石骏卿、人工金剛石、聚晶金剛石等宰僧。

　　目前國際上高速切削加工技術(shù)主要應(yīng)用于汽車工業(yè)材彪、工件本身或刀具系統(tǒng)剛性不足的加工領(lǐng)域及加工復(fù)雜曲面的領(lǐng)域观挎。不同加工方式琴儿、不同工件材料有不同的高速切削范圍。不同加工方式高速切削線速度的范圍見附表嘁捷，附圖所示為幾種常見工件材料高速銑削時的速度范圍造成。

　　高速切削還在進一步發(fā)展中，預(yù)計銑削加工鋁的切削速度可達到10000m/min雄嚣，加工鑄鐵可達到5000m/min晒屎，加工普通鋼也將達到 2500m/min；鉆削加工鋁切削轉(zhuǎn)速可達到30000r/min缓升，加工鑄鐵達到20000r/min鼓鲁，加工普通鋼達到10000r/min。

　　5 高速切削存在的問題及發(fā)展展望

　　高速切削是切削加工發(fā)展的主要方向之一，它除依賴于數(shù)控技術(shù)骇吭、微電子技術(shù)橙弱、新材料和新穎構(gòu)件等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展外，自身亦存在著一系列亟待攻克的技術(shù)問題咱取，如刀具磨損嚴重傻椿，高速切削刀具切入切出時破損問題，高速切削用刀具材料價格昂貴姆歹，銑肤狞、鏜等回轉(zhuǎn)刀具及主軸需要動平衡，刀具夾持要牢靠安全虽浆，主軸系統(tǒng)昂貴且壽命短货瘫，而且所用高速加工機床及其控制系統(tǒng)價格昂貴，使得高速切削的一次性投入較大休惰，這些問題制約著高速切削的進一步推廣應(yīng)用茵软。高速切削發(fā)展趨勢和未來研究方向歸納起來主要有：(1)新一代高速大功率機床的開發(fā)與研制；(2)高速切削動態(tài)特性及穩(wěn)定性的研究箫乳；(3)高速切削機理的深入研究枷瀑；(4)新一代抗熱振性好、耐磨性好浊丑、壽命長的刀具材料的研制及適宜于高速切削的刀具結(jié)構(gòu)的研究常枢；(5)進一步拓寬高速切削工件材料及其高速切削工藝范圍；(6)開發(fā)適用于高速切削加工狀態(tài)的監(jiān)控技術(shù)湖笨；(7)建立高速切削數(shù)據(jù)庫旗扑，開發(fā)適于高速切削加工的編程技術(shù)以進一步推廣高速切削加工技術(shù)；(8)基于高速切削工藝慈省，開發(fā)推廣干式(準干式)切削綠色制造技術(shù)臀防；(9)基于高速切削，開發(fā)推廣高能加工技術(shù)边败。

　　6 結(jié)語

　　發(fā)展先進制造技術(shù)袱衷，振興我國制造業(yè)，迎接新世紀的挑戰(zhàn)乃是建立強大工業(yè)國家的根本笑窜。高速切削技術(shù)是先進的制造技術(shù)致燥，有廣闊的應(yīng)用前景。推廣應(yīng)用高速切削技術(shù)不但可以大幅度提高機械加工的效率排截、質(zhì)量嫌蚤，降低成本，而且可以帶動一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展断傲。加強高速切削技術(shù)的基礎(chǔ)研究脱吱，建立高速切削數(shù)據(jù)庫智政、高速切削安全技術(shù)標準，提高機床和工具行業(yè)的開發(fā)創(chuàng)新能力苦频，加快高速切削刀具系統(tǒng)拾拄、高速切削機床系統(tǒng)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，已是當務(wù)之急锦售。

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