在粗加工時吝秕，加工效率以每分鐘加工出的體積表征猛珍，加工體積與切削速度痛祈、進給量和切削深度成正比瞒帜；在半精加工和精加工時假棉，加工效率以每分鐘加工出的面積表征，加工面積與切削速度和進給量成正比征绸。故提高切削速度能成正比地提高加工效率久橙。多年來切削加工專家一直在研究提高切削速度的技術(shù)，雖然在各種研究報告中管怠，都曾介紹每分鐘達到上千米的切削速度的研究結(jié)果淆衷，但都是實驗室的成果缸榄，沒有投產(chǎn)。

　　一祝拯、發(fā)展超高速切削的道路

　　1. 從切削理論可知甚带，切削溫度q與切削速度v的關(guān)系為：q=cv0.4。

　　目前生產(chǎn)中采用硬質(zhì)合金刀具加工鋼料的速度一般為100～300m/min佳头，采用陶瓷刀具精加工鋼料的切削速度為200～500m/min鹰贵，采用氮化硼精切削加工鋼料為300～600m/min。此時的切削溫度約為800～1200℃康嘉。按此切削規(guī)律可以推算出碉输，若切削速度為5 000m/min時，切削溫度約為3300℃亭珍；若切削速度為10 000m/min時則為4400℃敷钾。

　　因此，遵循上述基本規(guī)律稿服，研究發(fā)展超高速切削的途徑主要集中在發(fā)展耐高溫的材料絮增，由于高溫高硬材料的耐熱性研究，近年沒有大的進展舀闻，故近二三十年超高速切削也沒有大的進展菜缭。

　　2. 由切削理論可知，最佳的切削條件位于刀具與工件硬度比最大的區(qū)域焦凶。當橫坐標為溫度斗退，縱坐標為硬度時，設(shè)曲線1為硬質(zhì)合金刀具硬度隨溫度的變化叁垫，曲線2為工件硬度隨溫度的變化菠昼，則當切削溫度為900～1100℃時，刀具硬度與工件硬度比最大符貌，此時刀具最耐用脯砚。它給人們的啟迪是，若能設(shè)法將刀具溫度和工件溫度區(qū)別開钾排，使刀具溫度保持較低魁胁，而使工件溫度升到較高，就可能開辟出發(fā)展超高速切削的新途徑该肴。

　　二情竹、提升工件區(qū)溫度的途徑

　　1. 正壓力變形造成溫度的升高，設(shè)刀具經(jīng)淬硬熱處理匀哄，工件為未淬火鋼秦效，當?shù)毒邌挝粔毫超過工件的屈服強度時，工件材料內(nèi)部產(chǎn)生滑移涎嚼，并出現(xiàn)大量的內(nèi)摩擦熱及溫升阱州。而此時的應(yīng)力小于刀具的抗壓強度挑秉，因此，淬硬的刀具無內(nèi)部滑移及生熱苔货。從強度理論可知犀概，最大滑移的應(yīng)力并不在刀具與工件的接觸面上，而在工件接觸面以下約0.2mm處夜惭。因此姻灶，工件內(nèi)最先在高接觸面以下部位出現(xiàn)裂紋，形成低強度面滥嘴。

　　2. 超高速切向摩擦造成溫度再升高能眠，若再使刀具沿切向V作超高速移動，由于刀具與工件表面凹凸處的咬合和粘結(jié)捍陌，工件的切向撕裂面一般不在接觸面，而多數(shù)在已形成微裂紋的近殖，平行于接觸面的下面一個平面颁究。另外，由于接觸面被刀具帶走一部分熱量菱砚，溫度較低丢袁；而撕裂面溫度相對較高，強度較低理促，從而造成刀具帶去一層工件材料棠镇。

　　若刀具為銑刀，則前一個刀齒利用正壓力(進給)和摩擦力(切削速度)將工件加熱控栓，造成工件的強度下降幾倍亭郑。則后一刀齒的任務(wù)，就是把這一層刮去了辽乎。當然媳谁，后一個刀齒(如上)又為再后一個刀齒加熱工件。故它的本質(zhì)是一種加熱超高速切削友酱。

　　3. 利用三維熱傳導方程：dq/dt=a(?2q/?x2+?2q/?y2+?2q/?z2)以及有限元法晴音，可以找到溫控方程，代入有關(guān)切削參數(shù)(具體參數(shù)見第四部分)缔杉，可算出切削區(qū)溫度場锤躁，最高溫度為922℃。此時或详，由圖1工件材料硬度與溫度曲線系羞，可得工件材料的硬度將由40HRC降到8HRC左右。

　　三鸭叙、保持刀具刃區(qū)低溫的途徑

　　提高切削速度觉啊，減少刀具與工件接觸的時間拣宏。設(shè)銑刀直徑為f1800mm，工件切削長度為100mm杠人，則當切削速度為1000m/min時勋乾，銑削刀刃與工件接觸時間為6ms；當銑削速度為10 000m/min時嗡善，接觸時間為0.6ms帕侦，而熱量在鋼中的傳播速度為0.5mm/s。因此皆坚，熱量剛傳到0.3μm深度時磷砌，刀具就切出了，即熱量還來不及傳到刀具中笑敷。

　　2. 加強銑刀的冷卻粒删。設(shè)若銑刀直徑為f1800mm，其周長為pd≈5.65m嫁商。因此屁诬，刀齒有5.65m的空行程，受一點熱又被冷到常溫了捏趴。刀具刃區(qū)的溫度曲線给惠，溫度始終在常溫到300℃范圍徘徊。

　　設(shè)法讓刀刃形成保護層筑唁。刀齒的金相磨片拌喳，由圖看出，刀齒在生產(chǎn)中使用24h后饺饭，當?shù)毒卟牧蠟?5Mn時渤早，其金相組織仍為馬氏體，刀刃區(qū)的顯微硬度為564～570HV(53～54HRC)砰奕，還是原來的淬火硬度50～55HRC蛛芥。而在刀刃頂部(外圓)有一層白色的吸附層，其顯微硬度達974～1094HV(68～70HRC)军援。這一高硬度層仅淑，代替刀刃在進行切削。

　　四胸哥、超高速切削的生產(chǎn)實踐

　　在現(xiàn)代鋼廠的鋼坯切割中涯竟，要求很高的效率，才能跟上連軋機的節(jié)拍空厌。它采用鋸片的直徑為f1800mm庐船，轉(zhuǎn)速為1500r/min，切削速度為8482m/min嘲更，進給量為100mm/s筐钟。鋸片材料為65Mn揩瞪，硬度為50～55HRC。使用壽命一般達24h咳讲，也就是說慕怀，已經(jīng)在生產(chǎn)中實現(xiàn)了超高速切削。筆者從事了上述實踐過程灸颜，并對其進行了理論分析阐祭。

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