數(shù)控加工作為現(xiàn)代制造業(yè)先進(jìn)生產(chǎn)力的代表虹蓄，在機(jī)械慎玖、航空航天和模具等行業(yè)發(fā)揮著極為重要的作用。90年代以來(lái)呻待，歐打月、美队腐、日各國(guó)競(jìng)相開發(fā)和應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快了機(jī)床高速化發(fā)展步伐奏篙。高速主軸單元中電機(jī)主軸轉(zhuǎn)速15000～100000r/min柴淘，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，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min秘通，高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá)80m/min为严，空運(yùn)行速度可達(dá)100m/min左右。美國(guó)CINCINNATI公司的HyperMach機(jī)床進(jìn)給速度最大達(dá)60m/min振沾，快速為100m/min垛搏，主軸轉(zhuǎn)速已達(dá)60000r/min。在加工精度方面莽恩，近10年來(lái)肩卡，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密級(jí)加工中心則從3～5μm提高到1～1.5μm妨试，并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0.01μm)嗦忍。而新一代高速數(shù)控機(jī)床特別是高速加工中心的開發(fā)應(yīng)用與超高速切削緊密相關(guān)。

　　1.國(guó)內(nèi)外加工中心切削水平的差異

　　目前先進(jìn)國(guó)家的車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上词俏；機(jī)床主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min(有的高達(dá)10萬(wàn)r/min)以上阿绣。例如：在銑削平面時(shí)，國(guó)外的切削速度一般大于1000～2000m/min榄集，而國(guó)內(nèi)只相當(dāng)于國(guó)外的1/12～1/15湖吭，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)。據(jù)調(diào)查苗率，許多加工中心的實(shí)際切削時(shí)間不到工作時(shí)間的55%碉渡。因此，如何提高加工效率母剥，降低廢品率成了眾多企業(yè)共同探討的問題滞诺。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)，普遍存在如刀具精度低环疼、刀片跳動(dòng)量大习霹、加工光潔度低、工藝設(shè)備不配套等諸多問題炫隶。

　　2.提高切削效率的途徑

　×芤丁（1）合理選擇切削用量

　　當(dāng)前以高速切削為代表的干切削、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)大的生命力伪阶，成為制造技術(shù)提高加工效率和質(zhì)量煞檩、降低成本的主要途徑。

　　實(shí)踐證明栅贴，當(dāng)切削速度提高10倍斟湃，進(jìn)給速度提高20倍熏迹，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)的切削“禁區(qū)”后，切削機(jī)理發(fā)生了根本的變化凝赛。其結(jié)果是：?jiǎn)挝还β实慕饘偾谐侍岣吡?0%～40%挫勿，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%庭授，大幅度降低了留在工件上的切削熱琴哗，切削振動(dòng)幾乎消失；切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍饰逝。根據(jù)目前機(jī)床的情況來(lái)看囊骆，要充分發(fā)揮先進(jìn)刀具的高速加工能力，需采用高速加工文浆，增大單位時(shí)間材料被切除的體積(材料切除率Q)筏匪。

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

　》拷摇（2）選擇性能好的刀具材料

　　在數(shù)控機(jī)床切削加工中备闲，金屬切削刀具的作用不亞于瓦特發(fā)明的蒸氣機(jī)。制造刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性捅暴，必要的抗彎強(qiáng)度恬砂、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性(切削加工蓬痒、鍛造和熱處理等)泻骤，并不易變形。目前國(guó)內(nèi)外性能好的刀具材料主要有：金屬陶瓷梧奢、硬質(zhì)合金涂層刀具狱掂、陶瓷刀具、聚晶金剛石（PCD）和立方氮化硼（CBN）刀具等粹断。它們各具特點(diǎn)殖祈，適應(yīng)的工件材料和切削速度范圍各不相同。CBN適用于切削高硬度淬硬鋼和硬鑄鐵等恼孩，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刀具粮戈，其中加工硬度60～65HRC以下的工件可用陶瓷刀具，而65HRC以上的工件則用CBN刀具進(jìn)行切削牙硫；PCD適用于切削不含鐵的金屬亭圆，及合金、塑料和玻璃鋼等防徊，加工鋁合金件時(shí),主要采用PCD和金剛石膜涂層刀具柏豆；碳素工具鋼和合金工具鋼現(xiàn)在只用作銼刀、板牙和絲錐等工具选芦；硬質(zhì)合金涂層刀具（如涂層TiN这毁、TiC、TiCN赌列、TiAIN等）雖然硬度較高混闪，適于加工的工件范圍廣，但其抗氧化溫度一般不高阅嘶，所以切削速度的提高也受到限制属瓣，一般可在400～500m/min范圍內(nèi)加工鋼鐵件，而Al2O3涂層的高溫硬度高讯柔，在高速范圍內(nèi)加工時(shí)抡蛙，其耐磨性較TiC、TiN涂層都好魂迄。

　　此外粗截，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，高速切削時(shí)的刀具前角一般比普通切削時(shí)小10°极祸，后角大5°～8°慈格。為防止刀尖處的熱磨損，主遥金、副切削刃連接處應(yīng)采用修圓刀尖或倒角刀尖浴捆，以增大局部刀尖角，增大刀尖附近切削刃的長(zhǎng)度和刀具材料體積稿械，以提高刀具剛性和減少刀具破損率选泻。

　　（3）加快涂層技術(shù)的開發(fā)

　　刀具涂層技術(shù)自從問世以來(lái)寿宅，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洒唇，涂層刀具已經(jīng)成為現(xiàn)代刀具的標(biāo)志，在刀具中所占比例已超過50%卫糙。在21世紀(jì)初卸腐，涂層刀具的比例將進(jìn)一步增加样呜，有望在技術(shù)上突破CBN涂層技術(shù)，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)屿赶，這將全面提高加工黑色金屬的切削水平覆珍。此外，納米級(jí)超薄超多層和新型涂層材料的開發(fā)應(yīng)用的速度將加快差机，涂層將成為改善刀具性能的主要途徑纱轨。

　　（4）選擇高精度刀片

　　刀片精度低倡超，跳動(dòng)量太大倔剩，面銑刀加工的平面光潔度將降低，甚至出現(xiàn)溝狀扎怨。高精度數(shù)控機(jī)床上刀片的跳動(dòng)量應(yīng)控制在2～5μm盖呼。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，相應(yīng)出現(xiàn)刀片的表面改性涂層處理（基體為高速鋼碉考、ＷCｏ類硬質(zhì)合金塌计、Ｔi基類金屬陶瓷），很大程度上提高了刀片精度侯谁。與此同時(shí)锌仅，出現(xiàn)了各種新型可轉(zhuǎn)位刀片結(jié)構(gòu)，如用于車削的高效刮光刀片墙贱、形狀復(fù)雜的帶前角銑刀刀片热芹、球頭立銑刀刀片、防甩飛的高速銑刀刀片等惨撇∫僚В可轉(zhuǎn)位刀片進(jìn)入了材料、涂層魁衙、槽型綜合開發(fā)的新階段报腔，可根據(jù)加工材料和加工工序合理組合材料、涂層剖淀、槽型的功能纯蛾，開發(fā)出具有最佳加工效果的刀片，以滿足高速足渔、高壽命切削加工生產(chǎn)技術(shù)的不同要求留旱。

　　（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)下丹碑，提高切削速度可改善切屑形成過程和增加切削阻尼格你，抑制顫振，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，改善表面粗糙度述逾，從而有利于精密零件和模具的加工盹清。

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