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高速切削加工工艺分析

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多 。铝镁 合金 大多使 用铸 件 ，这 些轻合 金的最 大优点 在 于其 固有 的易切特 性 。 加工轻 合金 的优 越性 主要表现 在 ：① 切削力 和切
近年来 ， 高速 加工 开始用 于钢 和铸 铁 的精加工 ， 特 别 是加 工形状 复 杂的零 件 ，高 速切 削可 以大大提 高生 产 率 。高速铣 削钢 的主 要 问题 是刀具 磨损 。优化切 削 参 数 的 目的不 仅仅 为 了提高金 属切 除率 ，而且更 注重 于降低 切削力 ，提 高工 件的表 面质量 、尺 寸精度 和形 状精 度 以及减 少刀具 磨损 。 高速 铣削 钢材 时 ，刀 具采 用更锋 利 的切 削刃和较
第２ 期 （ 第 １ ９期 ） 总 ５
２１ ０ ０年 ４月
机 械 工 程 与 自 动 化
Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＡＬ ＥＮＧＩ ＥＲＩ Ｃ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎ ｏ． ２
Ａｐ ． ｒ
文 章 编 号 ：６ ２ ６ １ （ ０ Ｏ ０ — ２ ６ ０ １ ７ — ４ ３ ２ １ ） ２０ ０ — ２
中 图 分 类 号 ：Ｔ ６ Ｇ６ 文 献 标识 码 ：Ｂ
０ 引 言
度 和 进 给 速 度 进 行 加 工 ， 切 削 速 度 可 高 达 １０ ０ｍ／ ｎ ７５ ０ｍ／ ｎ 高速加 工使 ９ ％以上 的 ０ ｍｉ￣ ０ ｍｉ ， ５ 切 削热 被切屑 迅速 带走 ，工件 可保持 室温状 态 ，热 变 形 小 ，加工精 度高 。 由于在轻 金属 的高速 切削过 程 中存 在较 大的 冲击 载 荷 ，聚晶金 刚石 和立方 氮化硼 刀具 的寿命 特性并不 好 。高速 钢也 不适合 于加 工轻金 属 。 当切削 速度 达到 １０ ０ｍ／ ｎ ，可使 用 Ｋ 型硬 ０ ｍｉ时 质合 金刀 具 ； 当切 削速度达 到２０ ０ｍ／ ｎ ， 使用 ０ ｍｉ时 应 金属 陶瓷 刀具 ； 当用更 高切 削速度 加工 时 ，特别 是切 削低 熔点 的硅铝 合金材 料 时 ，要使 用金 刚石镀层 硬质 合金 刀具 ， 至 Ｐ Ｄ刀具 ； 甚 Ｃ 在铣 削铝镁 合 金时 ，可使 用 Ｋ１ 硬 质合金 刀具 。 刃圆角半 径对 切削温度 和微 ０ 刀 粒火 花 的影 响都 很大 ， Ｃ 刀具或 硬质合 金刀具 的刀 ＰＤ 刃半 径必须 精密 刃磨 到纳米级 的水 平 。
得 切削工 时 占去了总 工时 的主要部 分 ，因此 ，只有提
高切 削速度 和进 给速度 ，才有 可能在 提高生 产率方 面 出现 一次新 的飞跃 和 突破 。这 就使得 高速加 工技术 得
以迅 速 发 展 。
高速切 削不 同工件材 料时 ，所用 的切削 刀具 、工 艺方 法 以及 切削参 数均 有很大 不 同，掌握高速 切削 工 艺特 点是高 速切削 应用技 术 中的一个 重要环节 。
大 的后 角 ，这 样可 以减少 切削 时刀具 的磨损 ，提高 刀 具 的使用 寿命 。 当进给 速度增 加时 ， 具后 角要减小 ； 刀
进 给速度 对刀 具前 角的影 响相对 比较小 。 在高 速下 ， 正 前角 并不 比 ０ 前 角更 多地 降低切 削力 ； 。 负前 角虽然能 使刀 片具 有更 高 的切 削稳定 性 ，但 是增 大 了切 削力 和 月牙 洼磨损 。一 般来 讲 ，随着 切 削速度 的的提 高 ，刀
１ 高 速 切 削 轻 金 属
铝 是飞机 和各种 航天 器零部 件 的主要材料 ，也是 机 器 和仪表零 部件 的常用 金属 。 它的相对 密度很 轻 ， 经 过 适 当处理 的铝合金 材料 ， 强度 可高达 ５ ０ＭＰ 。 其 ４ ａ 近
年来铝合 金在 汽车ຫໍສະໝຸດ 和其他 动力机 械 中的应 用也 逐渐增
件 即可得到 很高 的表面质 量 ；⑤ 可采用 很高 的切削速
收 稿 日期 ：２ ０— ７１ ；修 回 日期 ：２０ —０２ ０ ９０—５ ０ ９１—５ 作 者 简 介 ：常 晓俊 （ ９４） 男 ， 西太 原 人 ， 教 授 ， 职 硕 士 研 究 生 。 １６ 一 ． 山 副 在
２１ ０ ０年 第 ２ 期
高速 切 削加 工 工 艺分 析
常 晓俊 ，任 建 平。
（ ． 山西 工 程职 业技 术 学 院 ， 山西 太原 １ ０ ０ ０ ；２ 中北 大 学 ， 山 西 太 原 ３０９ ． ００５） ３ ０ １
摘 要 ：高速 切 削加 工 是 当今 最 先 进 的加 工 手 段 之 一 。从 高 速 加 工 工 艺 的 角度 分析 轻金 属 、 、铸铁 、 加 工 材 钢 难 料 的加 工 特 性 ， 从 而 能 够在 实 际加 工 中合 理地 制订 工 艺规 程 、切 削用 量 及 刀 具 参 数 。 关 键 词 ：高速 切 削 ；轻 金 属 ；钢 ；铸 铁 ；难 加 工 材 料
２ 高 速 铣 削 钢
高速加工 技术是 指采用 超硬 材料刀具 和磨 具 ，利
用 能 可靠 地实 现高速 运动 的高精 度 、高 自动化 和高柔 性 的制造 设备 ，以提 高切 削速度来 达到 提高材 料切除 率 、加工 精度 和加工 质量 的先进 加工技术 。
随着 数控机 床 、加工 中心和柔 性制造 系统在 机械 制 造 中的应 用 ，机械 加工 的辅 助工 时大 为缩短 ，这使
削 功率小 ，大 约 比切 削钢件 小 ７ Ｏ４；②切 屑短 、不卷 ， ｏ 曲 ，因而在 高速 加工 中易 于实现排 屑 自动化 ；⑧ 刀具 磨 损小 ，用 涂层 硬质合 金 、多 晶金 刚石等 刀具在很 高 的切速下切 削轻合 金材 料 ， 以达 到很高 的刀具 寿命 ； 可
④加 工表 面质量 高 ，仅 采用 少量 的切削液 、在近 乎干 切削 的情况 下 ，不 用再 经过任 何加工 或手工 研磨 ，零

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《高速切削加工》课件

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3
高速切削加工技术的新发展
高速切削加工技术的新发展是智能化、高效化、多功能化等方向的发展。
总结
1 高速切削加工的重要性
在现代先进制造业中，高速切削加工已成为最先进的加工工艺之一。
2 发展前景
高速切削加工将朝着更高精度、更稳定、更智能的方向发展。
刀具
高速切削加工用的刀具有硬质合金刀具和普通高速钢刀具。
2
夹具
用于夹紧加工件，保证加工件的位置和尺寸的准确度。
3
加工中心机床
高速切削加工的核心设备，一般配备自动换刀库，可实现多种工序的加工。
高速切削加工的原理
四角切削
四角切削是刀具在加工过程 中所受力的主要方向，也是 影响刀具切削稳定的主要因 素。
பைடு நூலகம்
机械制造
高速车削、高速铣削、高速钻削 等机械制造领域。
电子信息
如手机、笔记本电脑金属外壳、 DVD机零部件、各类光学仪器等。
高速切削加工的挑战与未来
1
超细加工
针对非金属的加工，要求精度更高，应考虑空气轴承、颤动反馈控制、非触变形 传感控制等。
2
超硬材料加工
超硬材料的加工，如石墨、硬质合金、陶瓷等，已成为高速切削加工的一个重要 领域。
精密加工
精密高速切削加工广泛应用 于航空航天、汽车、电子和 精密机械制造等领域，如模 具、光学部件、超声波探头 和燃烧室等零部件。
表面质量
高速切削加工能够获得极高 的表面质量，如挤出铝合金 管、铜合金输入输出端子， 铜轴套、石英晶体等产品的 光洁度达到镜面级。
高速切削加工的应用
航空航天
航空航天零部件，如高压涡轮叶 片、大型钛合金零件等。
加工效率高
高速切削加工速度快，可以完成 较长时间处理不完的工作。
高速切削加工的工艺特点

高速切削加工的工艺特点

高速切削加工的工艺特点高速切削加工是一种先进的金属加工方法，具有以下几个主要的工艺特点：1. 切削速度高：高速切削加工的切削速度通常比传统的切削加工方法高出数倍甚至数十倍。

这是由于高速切削使用了高速切削工具和适合高速切削的加工参数，如切削速度、进给速度和切削深度等。

高速切削加工的切削速度可以达到数千米/分钟，这对于提高生产效率和缩短加工时间非常有益。

2. 切削质量高：高速切削加工的另一个显著特点是切削质量高，表面粗糙度低。

这是因为高速切削使用了高硬度、高韧性和高耐磨性的刀具材料，在高速切削下刀具磨损小，可以保持刀具的锋利度，切削力也相对较小，切屑容易破碎，减少了切削振动，从而得到更高质量的切削表面。

3. 加工精度高：高速切削加工具有很高的加工精度，通常可以达到数微米的级别。

这是由于高速切削加工的切削力小、切削热量集中，能够减小切削变形和热影响区域，从而得到更高精度的零件尺寸和形状。

4. 加工效率高：高速切削加工具有很高的加工效率，可以大大缩短加工周期。

高速切削的切削速度快、进给速度高，加工速度相对传统切削加工方法快数倍，可以实现高效率的切削。

此外，使用高速切削还可以减少切削次数，提高生产效益。

5. 节能环保：高速切削加工相较于传统切削加工方法具有较低的切削力和切削温度。

低切削力减小了机床和刀具的负荷，延长了机床和刀具的使用寿命。

低切削温度减少了切削变形和刀具磨损，减少了能源的消耗。

因此，高速切削加工具有节能环保的特点，符合可持续发展的要求。

6. 加工适应性广：高速切削加工适用于各类金属材料的加工，如铁、钢、铜、铝、合金等。

而且，对于复杂零件的加工，高速切削加工也能够发挥其优势，提高生产效率和加工质量。

总之，高速切削加工具有切削速度高、切削质量高、加工精度高、加工效率高、节能环保和加工适应性广的特点。

在现代制造业中，高速切削加工已经成为提高加工效率和改善产品质量的重要工艺方法，对于推动制造业的快速发展具有重要意义。

高速切削技术研究

高速切削技术研究

高速切削技术研究第一部分高速切削技术的定义与特点 (2)第二部分高速切削刀具材料与磨损机理 (4)第三部分高速切削机床的选型与应用 (7)第四部分高速切削参数优化方法 (10)第五部分高速切削过程的热控制技术 (13)第六部分高速切削加工精度与表面质量 (15)第七部分高速切削在典型零件加工中的应用 (17)第八部分高速切削技术的发展趋势与挑战 (20)第一部分高速切削技术的定义与特点高速切削技术是一种先进的制造工艺，它通过使用高转速的刀具和优化的切削参数来提高材料去除率、加工精度和表面质量。

该技术的核心在于实现高效率、高质量和高精度的加工过程。

在高速切削过程中，刀具以极高的速度旋转（通常超过每分钟数千转），同时进给速度也相应提高。

这种高速旋转产生的离心力有助于减小切削力和切削热，从而延长刀具寿命并减少工件的热变形。

此外，由于切削力的降低，高速切削还可以减少振动，进一步提高加工精度。

高速切削技术的优势主要体现在以下几个方面：1.高效率：与传统切削相比，高速切削可以显著提高材料去除率，缩短加工时间。

研究表明，高速切削可以提高生产效率达 30%至50%。

2.高精度：高速切削过程中的低切削力可以减少工件的振动，从而提高加工精度。

此外，由于切削热的影响较小，工件的热变形也得到了控制。

3.高质量表面：高速切削产生的切削热较低，这有助于减少工件的烧伤和裂纹，从而获得更好的表面质量。

4.刀具寿命延长：高速切削可以降低切削力，减少刀具磨损，从而延长刀具的使用寿命。

5.节能减排：高速切削技术可以实现更高的材料去除率，从而减少能源消耗和碳排放。

然而，高速切削技术也存在一些挑战，如刀具成本较高、对机床性能要求较高等。

因此，在实际应用中，需要根据具体加工需求和技术条件，合理选择切削参数和刀具，以确保高速切削技术的有效性和经济性。

总之，高速切削技术作为一种先进的制造工艺，具有高效率、高精度、高质量表面等优势，但在实际应用中需充分考虑其成本和设备要求。

高速加工技术

高速加工技术

高速加工技术一．起源1931年，德国切削物理学家萨洛蒙(Carl.J.Salomon)博士提出了一个假设，即同年申请了德国专利的所罗门原理：被加工材料都有一个临界切削速度V0，在切削速度达到临界速度之前，切削温度和刀具磨损随着切削速度增大而增大，当切削速度达到普通切削速度的5～6倍时，切削刃口的温度开始随切削速度增大而降低，刀具磨损随切削速度增大而减小。

切削塑性材料时，传统的加工方式为“重切削”，每一刀切削的排屑量都很大，即吃刀大，但进给速度低，切削力大。

实践证明随着切削速度的提高，切屑形态从带状、片状到碎屑状演化，所需单位切削力在初期呈上升趋势，而后急剧下降，这说明高速切削比常规切削轻快，两者的机理也不同。

通过长期的研究，从上世纪90年代中期起，高速加工进入实用化阶段。

用户可以享受高速加工的高效率，高精度和成本优势。

德国OPS-INGERSOLL公司是目前世界上最好的高速加工中心制造商之一。

二．高速加工的定义高速加工是指转速在30,000RPM以上，实际加工切削进给保持8-12m/min的恒定进给。

我们从定义中看出，高速加工的一个关键要素是高速恒定进给。

由于高速加工时，转速上万转，特别在加工高硬度材料时，瞬间产生大量热量，所以必须保持高速进给，使产生的85%以上的热量被铁屑带走。

但在模具加工过程中，硬度通常在HRC50以上，且为复杂的曲面或拐角，所以高速机床必须做到在加工曲面或拐角时仍能高速进给。

另外实际加工中，刀具都有一个最佳切削参数，如能保持恒定进给，对刀具寿命，切削精度和加工表面质量都有提高。

由此看出，高速加工不仅是高速主轴，而且也是机床伺服系统的综合。

事实上，高速切削技术是一个非常庞大而复杂的系统工程，它涵盖了机床材料的研究及选用技术，机床结构设计和制造技术，高性能C NC控制系统、通讯系统，高速、高效冷却、高精度和大功率主轴系统，高精度快速进给系统，高性能刀具夹持系统，高性能刀具材料、刀具结构设计和制造技术，高效高精度测试测量技术，高速切削机理，高速切削工艺，适合高速加工的编程软件与编程策略等等诸多相关的硬件和软件技术。