先进制造技术中高速切削的概况及发展

课程设计题目：先进制造技术中高速切削的概况及发展专业：班级：姓名：学号：指导教师：日期：先进制造技术中高速切削的概况及发展摘要：本文阐述了什么是先进制造技术，先进制造技术的发展和概况；并针对于先进制造技术中高速切削这一方面做了广泛的调查研究，阐述了什么是高速切削技术，高速切削的先进性体现在哪些方面；就高速切削技术中高速切削刀具和高速切削工艺两个方面做了具体仔细的分析，对刀具的分类做了详细的介绍，对高速切削加工工艺做了介绍，并对先进制造技术的发展趋势做了简明的分析。

关键词：先进制造技术；高速切削；高速切削道具和工艺；发展趋势。

引言：伴随着世界经济日益国际化，更兼并着科学技术的不断发展与突飞猛进，工业化的发展程度，成为一个国家在世界地位中凸显的重要标志之一，为此，先进技术则成为此领域内的一项重要技术之一。

尤其高效高质量制造技术被广泛应用于飞机、汽车、造船、模具制造业、特殊材料加工以及航空航天、国防事业等。

先进制造技术逐步成为衡量一国家工业化的核心标志，并对一个国家的、经济、航空航天、国防事业作出重大贡献。

并逐步成为推动世界先进技术向高端技术发展重要标志。

1.先进制造技术的由来纵观历史，现代制造技术形成和发展至今也只有是近十年间的事。

上世纪，美国的一批学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会”，把传统的制造业视为“夕阳工业”，因而制造技术的发展受到极大的阻碍。

然而由于美国根据本国面临的挑战与机遇，对其制造业存在的问题进行了深刻反省，重新认识到制造业在国民经济中的地位和作用。

此时，由于计算机信息技术的发展，也全面推动了制造技术的飞跃发展。

于是，先进制造技术的概念逐步形成。

2.先进制造技术的概念先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Tecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。

3.高速切削的概要高速切削技术是近十年来迅速崛起的一项先进制造技术。

由于高速切削技术具有切削效率高、加工质量高、能直接加工淬硬钢件和良好的经济性,使航空、模具、汽车、轻工和信息等行业的生产效率与制造质量显著提高,并引起加工工艺及装备相应的更新换代。

因此如同数控技术一样,高速切削和高速加工已成为21世纪机械制造业一场影响深远的技术革命。

目前,适应HSC要求的高速加工中心和其他高速数控机床在发达国家已呈普及趋势,我国近来也在加快发展。

3.1高速切削的先进性高速切削加工的特点是高效、高精度和低成本。

在当今社会已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

与传统加工相比，高速切削提高了切削速度，工件与前刀面的摩擦增大，切屑和刀具接触面温度急剧升高，很容易达到工件材料的熔点，使得工件变软甚至液化，大大减小了对切削刀具的阻力，使得切削变得中国金属加工在线版权所有轻快。

由于加工产生热量的70%~80%都集中在切屑上，而高速切屑的去除速度很快，热量很难传导到工件上，从而提高了加工精度和质量、提高了生产效率。

因此，高速切削加工是一种在不增加设备数量的同时，大幅度提高加工效率的一种高科技。

3.2高速切削刀具及分类刀具是机械加工重要的技术装备之一，由于离心惯性力随着转速升高而迅速增大，高速主轴端部同刀柄头部的给合在结构和尺寸方面有许多特别之处。

高速切削技术的关键是高速切削刀具，高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。

高速切削的切削速度很快,加工线速度主要受刀具限制,在目前机床所能达到的高速范围内,速度越高,刀具的磨损越快。

因此,高速切削对刀具材料提出了更高的要求,除了具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还应突出表现在高速切削刀具具备更高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及更高的可靠性。

高速切削技术的发展在很大程度上得益于超硬刀具材料的出现及发展。

目前常用的高速切削的刀具材料包括钛基硬质合金、涂层刀、陶瓷、聚晶立方氮化硼、具及金刚石等。

硬质合金刀具——硬质合金刀具有极高的抗压强度，其材料性能全面提高钛基硬质合金刀具的硬度，硬度、强度、韧性和抗崩刃性都能得到明显提高，抗月牙洼磨损和抗粘结能力也明显增强。

同时硬质合金的性能在不断改进，应用面不断扩大。

首先，是开发了细颗粒、超细颗粒硬质合金材料，强度和韧性显着提高，用它制造金属加工在线版权所有的整体硬质合金刀具。

其次，开发和使用硬质合金加压烧结等新工艺提高了硬质合金的内在质量。

在作为化学涂层硬质合金刀片牌号的基体材料时，开发了具有良好抗塑性变形能力和韧性表层的梯度硬质合金，提高了涂层硬质合金刀片的切削性能和应用范围。

涂层刀具——刀具的涂层技术是提高刀具性能的关键技术，在现代切削加工和刀具的发展中起着十分重要的作用。

采用涂层技术不仅有效地提高刀具的使用寿命，还能大幅度的提高切削加工效率，因此涂层刀具成为高速切削技术中发展速度最快的刀具，在刀具中的比例已超过50%.涂层刀具的工艺主要应用在钻头、铰刀、丝锥、滚刀、插刀和硬质合金刀片等。

超硬刀具——超硬刀具材料陶瓷的使用将明显增加陶瓷刀具有氧化铝基Al2O3和氮化硅基43N Si 两大类，有很高的硬度和耐磨性，耐热性高达1200℃以上，化学稳定性好，与金属的亲和力小，可提高切削速度3~5倍，可以加工65HRC 的高硬度材料。

金刚石刀具——用于生产切削的金刚石绝大多数是人造金刚石。

人造金刚石分为三种：聚晶金刚石、化学气相沉积金刚石 和高温人工合成的单晶金刚石。

聚晶金刚石和单晶金刚石是高效精密加工有色金属、陶瓷、玻璃、石墨等非金属材料最佳的刀具。

3.3高速切削加工工艺高速切削加工工艺和常规切削加工工艺有很大的不同。

常规切削认为高效率应由低转速、大切深、缓进给、单行程等要素决定。

而高速切削则追求高转速、中切深、快进给、多行程等要素实现高效率。

在高速切削加工中，必须对切削用量参数进行合理的选择，其中包括刀具接近工件的方向、接近角度、移动的方向和切削过程等。

工艺路径的拟定是制定加工工艺的总体布局，目前主要考虑是如何选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序等。

拟定工艺路径时，先确定各个表面的加工方法，根据零件的实际情况保证加工精度与表面质量，再根据最优化原则，确定最短的走刀路线和最少的换刀次数，以减少加工辅助时间。

当然切削刀具的选择也是加工工艺必须的程序。

切削刀具现状已由传统的切削工具时代过渡到了高效率、高精度、高可靠性和专用化的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。

而选用合理的切削刀具，即在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具的耐用度，从而达到提高切削效率，节约时间，提高加工效率的目的，以满足高速切削加工的需求。

在高速切削加工中会产生大量的高温热，切削必须及时的将它从工作台上清楚掉，避免使机床、刀具和工件产生热变型。

合理的选择冷却润滑方式是保证加工质量的先决定条件。

由于在高速切削加工时常规的冷却液很难进入加工区域，所以，目前干切削和微量油雾冷却是在高速加工过程中使用较多的工艺方法。

3.4高速切削的发展趋势在全球一体化制造环境里，高速加工系统工程技术必然在各类制造企业中得到更广泛应用。

在二十一世纪，我国对其实用将呈跨越式的进步与发展。

就其简要分述如下：零件毛坯制造技术：快速成形技术的实用化，将进一步提升目前的精铸、精锻及其它成形制造技术，使其几何尺寸精度能满足少无切屑加工的要求，其材料的选择将适应绿色制造工程的技术要求，零件材料的可加工性能将适应高速工削技术要求；刀具技术：制造业中将普遍应用高速(超高速)干式切削技术。

超硬刀具材料的应用、复合(组合)式各类高速切削刀具(工具)的结构设计与制造技术，将成为刀具(工具)品种发展的主导技术。

其中无屑加工工艺的搓、挤、滚压成形类刀具(工具)应用会更加广泛；超硬刀具材料将在各类刀具的涂层材料、SiN陶瓷及Ti基陶瓷领域发展更快、应用更加广泛；机床技术：随着数控系统，关键功能部件、网络通讯技术的进步与完善，企业将促使多轴联动、多面高速加工中心，铣、车功能为一体的复合加工中心技术达到实用化；相应出现各类数控专用高效率加工机床；将更加广泛应用激光技术于机械成形加工、切割加工领域；机床数控系统的功能将可实施网络化通讯与生产，进一步提升数控机床的利用率；自动生产线：将以各类高速加工中心组成，大力发展柔性、敏捷制造工程技术；随着CNC技术、微电子技术、新材料和新结构等基础技术的发展而迈上更高的台阶。

高速切削技术会运用的越来越广泛，会逐渐取代现今的普通切削，引领制造业的潮流。

4.结语面对新世纪的国际竞争关系，我们应大力发展机械制造业，加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合、加强先进制造技术在机械制造业的应用，同时，我们也应注重机械制造技术自身的开发，通过加强国际交流与合作，吸收并运用国外的先进制造的技术，并不断提高改善，为本国经济、科学等方面不断发展、为进入世界强国行列而努力。

5.参考文献[1]孙林岩,汪建.先进制造模式理论与实践[M].西安:西安交通大学出版社,2003.[2]房贵如,刘维汉。

先进制造技术的总体发展过程和趋势[J].中国机械工程,1995(3):7-10.[3]杨叔子,李斌,吴波.先进制造技术发展与展望[J].机械制造与自动化,2004(2):1-6.[4]赵晓梅,李爱荣.先进制造技术体系结构及特点[J].机械管理开发,2001(2);30-31[5]周晓东,邹国胜等大规模定制研究综述[J].计算机集成制造系(CIMS),2003(12):1046-1056[6]魏志强,王先逵,吴丹,面向全球制造环境的先进制造技术[J].中国机械工程,2001(7):761-765.。