切削加工是機(jī)械加工應(yīng)用最廣泛的加工方法之一，而高速是它的重要發(fā)展方向压怠，其中包括高速軟切削眠冈、高速硬切削、高速干切削刑峡、大進(jìn)給切削等洋闽。高速切削能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和單位時(shí)間內(nèi)材料切除率，改善加工表面質(zhì)量降低加工費(fèi)用突梦。

　　高速切削的概念與高速切削技術(shù)

　　高速切削是一個(gè)相對(duì)概念诫舅，如何定義，目前尚無(wú)共識(shí)宫患。而且由于不同的加工方式刊懈、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(gè)確切的定義娃闲。

　　高速切削技術(shù)是在機(jī)床結(jié)構(gòu)及材料虚汛、機(jī)床設(shè)計(jì)制造技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)逛徽、快速進(jìn)給系統(tǒng)珊辛、高性能CNC控制系統(tǒng)、高性能刀夾系統(tǒng)穗免、高性能刀具材料及刀具設(shè)計(jì)制造技術(shù)障渡、高效高精度測(cè)量測(cè)試技術(shù)、高速切削機(jī)理趋臼、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)之上綜合而成的篙袄。因此抚揖，高速切削加工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及機(jī)床接骄、刀具瓢宝、工件、加工工藝過(guò)程參數(shù)及切削機(jī)理等諸多方面锈犯。

　　2 高速切削技術(shù)國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　從德國(guó) Carl. J. Salomon博士提出高速切削概念语验，并于同年申請(qǐng)了專利以來(lái)，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邓星、高速切削應(yīng)用探索階段堡掏、高速切削的初步應(yīng)用階段应结、高速切削的較成熟階段等四個(gè)階段刨疼，現(xiàn)已在生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用。特別是20世紀(jì)80年代以來(lái)各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相繼投入大量人力鹅龄、財(cái)力揩慕，研究開發(fā)高速切削技術(shù)及相關(guān)技術(shù)，發(fā)展迅速扮休。

　　國(guó)外近幾年來(lái)高速加工機(jī)床發(fā)展迅速迎卤，美國(guó)、法國(guó)玷坠、德國(guó)蜗搔、日本、瑞士八堡、英國(guó)樟凄、加拿大、意大利等國(guó)家相繼開發(fā)了各自的高速切削機(jī)床兄渺。高速主軸是高速切削技術(shù)最重要的關(guān)鍵技術(shù)缝龄，通常采用主軸、電動(dòng)機(jī)一體化的電主軸部件寝典，實(shí)現(xiàn)無(wú)中間環(huán)節(jié)的直接傳動(dòng)林没，主軸支承一般使用陶瓷軸承、靜壓軸承缅坯、動(dòng)壓軸承婶苦、空氣軸承以及油0氣潤(rùn)滑、噴射潤(rùn)滑等技術(shù)怠播，也有使用磁力軸承的吴位。進(jìn)給系統(tǒng)則開始采用直線電動(dòng)機(jī)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，以提供更高的進(jìn)給速度和更好的加搀薛、減速特性昔主，最大加速度可達(dá)2～10g蹂勺。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(duì)系統(tǒng)快速數(shù)據(jù)處理能力的要求字钓，并采用前饋和大量超前程序段處理功能携帘，以保證高速加工時(shí)的插補(bǔ)精度。采用強(qiáng)力高壓姊象、高效的冷卻系統(tǒng)以解決極熱切屑問(wèn)題旨椒。采用溫控循環(huán)水(或其它介質(zhì))來(lái)冷卻主軸電動(dòng)機(jī)、主軸軸承堵漱、直線電動(dòng)機(jī)综慎、液壓油箱、電氣柜勤庐，有的甚至冷卻主軸箱示惊、橫梁、床身等大構(gòu)件愉镰。采取更完備的安全保障措施保證機(jī)床操作者及機(jī)床周圍現(xiàn)場(chǎng)人員的安全米罚，避免機(jī)床、刀具丈探、工件及有關(guān)設(shè)施的損傷录择；識(shí)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)量碗降。

　　研究工件的材料特性對(duì)加工方法的影響隘竭，一些難加工材料如鎳基合金、鈦合金和纖維增強(qiáng)塑料等讼渊，在高速條件下變得易于切削劲吐。另外，不同材料最佳切削速度也不同宝猩，工件材料還是選擇刀具及加工參數(shù)的重要依據(jù)螃妨，一般在高速加工中，宜采用高轉(zhuǎn)速孙远、中小切深耐叽、快進(jìn)給、多行程友熟，但是在高速加工的工藝參數(shù)選擇方面录抖，目前國(guó)際上沒有面向生產(chǎn)實(shí)用的數(shù)據(jù)庫(kù)可以參考。

　　高速切削機(jī)理的研究主要包括高速切削過(guò)程中的切屑成形機(jī)理栓占、切削力两候、切削熱變化規(guī)律及刀具磨損機(jī)理對(duì)加工效率、加工精度和加工表面完整性的影響規(guī)律橡彬。目前對(duì)鋁合金的高速切削機(jī)理研究媳阴，已取得了較為成熟的結(jié)論奋屠，并已用于指導(dǎo)鋁合金的高速切削生產(chǎn)實(shí)踐。但對(duì)黑色金屬及難加工材料的高速切削加工機(jī)理研究尚在探索階段窃爷，其高速切削工藝規(guī)范還很不完善邑蒋，是目前高速切削生產(chǎn)中的難點(diǎn)，也是切削加工領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)按厘。另外医吊，高速切削已進(jìn)入鉸孔、攻絲等的應(yīng)用中逮京，其機(jī)理也都在不斷研究之中卿堂。就目前而言，對(duì)高速切削時(shí)的切削力懒棉、切削溫度草描、刀具磨損與刀具壽命、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漓藕。

　　3 高速切削技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

　　高速切削在國(guó)內(nèi)的研究及應(yīng)用起步較晚陶珠，但進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來(lái)已普遍引起關(guān)注挟裂。目前全國(guó)大約有300多萬(wàn)臺(tái)機(jī)床享钞，大部分還是通用機(jī)床，數(shù)控機(jī)床包括經(jīng)濟(jì)型在內(nèi)大致占10%左右诀蓉，在航空泄楷、航天、汽車劝讯、模具眠荒、機(jī)床和工程機(jī)械等行業(yè)進(jìn)口數(shù)控機(jī)床和加工中心占了較大比例。現(xiàn)在國(guó)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(wèn)世持乌，生產(chǎn)的高速數(shù)字化仿形銑床最高轉(zhuǎn)速達(dá)到了40000r/min薄称， 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(wèn)世硫搏。高速機(jī)床的高檔數(shù)控系統(tǒng)和開放式數(shù)控系統(tǒng)正在深入研究中丐忠，但目前主要還是依賴進(jìn)口。目前國(guó)內(nèi)正逐步開始推廣應(yīng)用高速切削技術(shù)涝调，主要是應(yīng)用在航空航天坦推、模具和汽車工業(yè)，加工鋁合金和鑄鐵較多臭器，但采用的刀具以進(jìn)口為主擅揖。

　　國(guó)內(nèi)刀具材料目前仍以高速鋼、硬質(zhì)合金刀具為主毙玻，先進(jìn)刀具材料(如涂層硬質(zhì)合金豌蟋、金屬陶瓷廊散、陶瓷刀具、CBN和PCD刀具等)雖有一定基礎(chǔ)梧疲，但應(yīng)用范圍不夠廣泛奸汇。總的來(lái)說(shuō)往声，切削速度普遍偏低擂找，切削水平和加工效率較低。高速切削基礎(chǔ)理論研究起步較晚浩销，80年代以來(lái)贯涎，國(guó)內(nèi)對(duì)陶瓷刀具高速硬切削時(shí)的切屑形成、切削溫度慢洋、切削力塘雳、刀具磨損與破損、刀具壽命和加工表面質(zhì)量等規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究普筹，并已在生產(chǎn)中得到較多應(yīng)用败明。自90年代以來(lái)，對(duì)高速切削鋁合金沉沾、鋼讼狗、鑄鐵、高溫合金革辖、鈦合金等的切削力情连、切削溫度磨确、刀具磨損與破損和刀具壽命進(jìn)行了一定研究和探討盗晓，但還沒有進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究攒坊。對(duì)切削加工過(guò)程的監(jiān)控技術(shù)研究較多，但投入生產(chǎn)使用的較少仓泣。

　　4 高速切削的應(yīng)用

　　由于高速切削機(jī)床和刀具技術(shù)及相關(guān)技術(shù)的迅速進(jìn)步版绢，高速切削技術(shù)已應(yīng)用于航空、航天苏涧、汽車玄冬、模具、機(jī)床等行業(yè)中炎剿，車仁连、銑、鏜阱穗、鉆饭冬、拉、鉸揪阶、攻絲昌抠、磨削鋁合金患朱、鋼、鑄鐵炊苫、鈦合金裁厅、鎳基合金、鉛侨艾、銅及銅合金执虹、纖維增強(qiáng)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唠梨。刀具材料主要使用碳素工具鋼袋励、超高速鋼、硬質(zhì)合金当叭、涂層刀具接碘、陶瓷刀具、立方氮化硼室午、天然金剛石班域、人工金剛石、聚晶金剛石等孔菱。

　　目前國(guó)際上高速切削加工技術(shù)主要應(yīng)用于汽車工業(yè)巨啤、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。不同加工方式季础、不同工件材料有不同的高速切削范圍擅盏。不同加工方式高速切削線速度的范圍見附表，附圖所示為幾種常見工件材料高速銑削時(shí)的速度范圍谦选。
高速切削還在進(jìn)一步發(fā)展中，預(yù)計(jì)銑削加工鋁的切削速度可達(dá)到10000m/min英胖，加工鑄鐵可達(dá)到5000m/min投惶，加工普通鋼也將達(dá)到 2500m/min；鉆削加工鋁切削轉(zhuǎn)速可達(dá)到30000r/min皿港，加工鑄鐵達(dá)到20000r/min荧关，加工普通鋼達(dá)到10000r/min。

　　5 高速切削存在的問(wèn)題及發(fā)展展望

　　高速切削是切削加工發(fā)展的主要方向之一褂傀，它除依賴于數(shù)控技術(shù)忍啤、微電子技術(shù)、新材料和新穎構(gòu)件等基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展外仙辟，自身亦存在著一系列亟待攻克的技術(shù)問(wèn)題同波，如刀具磨損嚴(yán)重，高速切削刀具切入切出時(shí)破損問(wèn)題叠国，高速切削用刀具材料價(jià)格昂貴未檩，銑戴尸、鏜等回轉(zhuǎn)刀具及主軸需要?jiǎng)悠胶猓毒?a target="_blank" class="mmstipl4" href="http://www.atkqc.com/clamp/">夾持要牢靠安全冤狡，主軸系統(tǒng)昂貴且壽命短孙蒙，而且所用高速加工機(jī)床及其控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，使得高速切削的一次性投入較大悲雳，這些問(wèn)題制約著高速切削的進(jìn)一步推廣應(yīng)用挎峦。高速切削發(fā)展趨勢(shì)和未來(lái)研究方向歸納起來(lái)主要有：(1)新一代高速大功率機(jī)床的開發(fā)與研制；(2)高速切削動(dòng)態(tài)特性及穩(wěn)定性的研究俊瞬；(3)高速切削機(jī)理的深入研究诽泪；(4)新一代抗熱振性好、耐磨性好喇坊、壽命長(zhǎng)的刀具材料的研制及適宜于高速切削的刀具結(jié)構(gòu)的研究挂闺；(5)進(jìn)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)知掉；(7)建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)轮贫，開發(fā)適于高速切削加工的編程技術(shù)以進(jìn)一步推廣高速切削加工技術(shù)；(8)基于高速切削工藝戈般，開發(fā)推廣干式(準(zhǔn)干式)切削綠色制造技術(shù)蛛跛；(9)基于高速切削，開發(fā)推廣高能加工技術(shù)候塞。

　　6 結(jié)語(yǔ)

　　發(fā)展先進(jìn)制造技術(shù)痊缎，振興我國(guó)制造業(yè)，迎接新世紀(jì)的挑戰(zhàn)乃是建立強(qiáng)大工業(yè)國(guó)家的根本季键。高速切削技術(shù)是先進(jìn)的制造技術(shù)石勋，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(jī)械加工的效率可都、質(zhì)量缓待，降低成本，而且可以帶動(dòng)一系列高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展渠牲。加強(qiáng)高速切削技術(shù)的基礎(chǔ)研究旋炒，建立高速切削數(shù)據(jù)庫(kù)、高速切削安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)签杈，提高機(jī)床和工具行業(yè)的開發(fā)創(chuàng)新能力瘫镇，加快高速切削刀具系統(tǒng)、高速切削機(jī)床系統(tǒng)的研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化答姥，已是當(dāng)務(wù)之急铣除。　

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