数控技术的发展及高速切削工艺

试论数控高速切削加工技术的发展与应用研究摘要：在当前社会发展过程中，人们对各个加工技术措施和加工效率要求不断的提高，这就要求加工企业在工作的过程中要不断的对加工设备进行更新，保证其能够符合当前社会发展的要求。

本文系统介绍了数控高速切削加工的基础理论及发展过程,通过对其在生产过程中各种加工方式和加工措施进行分析，总结其在工作中的关键所在，为其日后发展中需要的技术和研究方向奠定基础依据。

关键词：高速切削;关键技术;应用研究数控高速切削技术是随着当前社会技术发展中逐步实现的发展技术措施，是提高加工效率和加工质量的先进制造技术之一。

在当前社会技术日益发展与完善的过程中，各种相关技术的研究已成为国内外先进制造技术领域重要的研究方向，更是当前社会日益进步中的主要趋势所在。

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，在加工企业生产和工作的过程中要利用各种技术手段保证其工作效率的提高，否则在新一轮国际产业结构调整中，使得其市场竞争力落后，造成在企业生产中的效益降低，因此在当前，研究各种先进的加工理论与加工工艺已成为当前不可避免的企业发展趋势。

1、数控高速切削加工的含义高速切削理论由德国物理学家在上世纪三十年代初提出的。

他通过大量的实验研究得出结论：在正常的切削速度范围内，切削速度如果提高，会导致切削温度上升，从而加剧了切削刀具的磨损；然而，当切削速度提高到某一定值后，只要超过这个拐点，随着切削速度提高，切削温度就不会升高，反而会下降，因此只要切削速度足够高，就可以很好的解决切削温度过高而造成刀具磨损不利于切削的问题，获得良好的加工效益。

随着社会发展中，对制造业要求的不断提高，高速切削加工逐步的被应用在各个加工企业和加工生产当中，更是被诸多单位广泛的重视。

在此理论基础上逐渐形成了数控高速切削技术研究领域，使得其在生产的过程中能够有效的保证加工产品的质量和加工效益，是各个企业生产和加工过程中主要探索的目标和追求方向。

高速切削及其关键技术摘要自20世纪30年代德国 Carl Salomon博士首次提出高速切削概念以来，经过50年代的机理与可行性研究，70年代的工艺技术研究，80年代全面系统的高速切削技术研究，到90年代初,高速切削技术开始进入实用化，到90年代后期，商品化高速切削机床大量涌现，21世纪初,高速切削技术在工业发达国家得到普遍应用,正成为切削加工的主流技术。

根据1992年国际生产工程研究会(CIRP)年会主题报告的定义，高速切削通常指切削速度超过传统切削速度5－10倍的切削加工。

因此，根据加工材料的不同和加工方式的不同,高速切削的切削速度范围也不同.高速切削包括高速铣削、高速车削、高速钻孔与高速车铣等，但绝大部分应用是高速铣削.目前，加工铝合金已达到2000－7500m/min；钛合金达150－1000m/min;纤维增强塑料为2000－9000m/min。

高速切削是一项系统技术,企业必须根据产品的材料和结构特点，购置合适的高速切削机床,选择合适的切削刀具，采用最佳的切削工艺，以达到理想的高速加工效果。

高速切削是一项先进的、正在发展的综合技术,必须将高性能的高速切削机床、与工件材料相适应的刀具和对于具体加工对象最佳的加工工艺技术相结合,充分发挥高速切削技术的优势。

高速切削技术已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。

高速切削较之常规切削是一种创新的加工工艺和加工理念。

本文分析了高速切削技术的特点,研究了高速切削的关键技术:机床技术、刀具技术和工艺技术,介绍了高速切削技术在航空航天和汽车制造等领域的发展及应用.关键词：高速切削 ;机床；刀具 ;切削工艺一.引言机械加工技术正朝着高效率、高精度、高柔性和绿色制造的方向发展。

在机械加工技术中,切削加工是应用最广泛的加工方法。

近年来，高速切削技术蓬勃发展,已成为切削加工的主流和先进制造技术的一个重要发展方向。

在数控机床出现以前,用于工件上下料、测量、换刀和调整机床等的辅助时间超过工件加工总工时的70％；以数控机床为基础的柔性制造技术的发展和应用,大大降低了工件加工的辅助时间，切削所占时间比例越来越大。

第三讲1.高速切削技术高速切削的产生背景和发展史高速切削（HSM或HSC）通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣，它是20世纪90年代迅速走向实际应用的先进加工技术，在航空航天制造业、模具加工业、汽车零件加工、以及精密零件加工等得到广泛的应用。

高速铣削技术既可用于铝合金、铜等易切削金属，也可用于淬火钢、钛合金、高温合金等难加工材料，以及碳纤维塑料等非金属材料。

例如，在铝合金等飞机零件加工中，曲面多且结构复杂，材料去除量达高达90％～95％，采用高速铣削可大大提高生产效率和加工精度；在模具加工中，高速铣削可加工淬火硬度大于HRC50的钢件，因此许多情况下可省去电火花加工和手工修磨，在热处理后采用高速铣削达到零件尺寸、形状和表面粗糙度要求。

高速切削概念始于1931年德国所罗门博士的研究成果：“当以适当高的切削速度（约为常规速度的5～10倍）加工时，切削刃上的温度会降低，因此有可能通过高速切削提高加工生产率”。

60多年来，人们一直在探索有效、适用、可靠的高速切削技术，但直到20世纪90年代该技术才逐渐在工业实际中推广应用。

高速切削最早在飞机制造业和模具制造l受到很大的重视。

为使飞机的零部件满足很高的可靠性要求，大部分重要零件都是在整块铝合金坯件卜铣削而成，既可减少焊缝，又可提高零件的强度和抗振性。

但常规铣削效率很低，从而导致了高的生产成本和长的交货时间。

高速切削是克服这方面问题的最好解决方案。

汽车工业中，模具制造是产品更新换代的关键。

新车型定型后，模具制造周期的长短直接影响到产品的上市时间，也关系到市场竞争的成败。

所以在80年代美国、欧洲和日本的政府都出巨资推动高速切削在模具制造中的应用研究，90年代初高速切削已进入工业化应用。

图16 高速切削在生产应用中的发展历程图17 采用高速切削后产品质量提高的历程a一硬质合金切钢 b一硬质合金切铸铁c—CBN切铸铁图16是德国宝马公司（BMW）采用高速切削的历程。

探析数控高速加工技术综述数控高速加工技术是一种高效的加工方法，在制造业中得到了广泛应用。

其主要优点是可以提高加工精度和效率，降低加工成本。

本文将探析数控高速加工技术的相关概念、应用、发展以及存在的问题。

一、概述数控高速加工技术是指采用数控加工设备，结合高速切削工具，进行高速、高效、高精度的自动化加工过程。

相对于传统的机械加工方法，数控高速加工技术不仅可以提高加工精度，而且可以缩短加工周期，降低成本，提高生产效率和竞争力，具有重要的应用价值和发展前景。

其主要应用于航空航天、汽车、模具、光学、医疗等领域。

二、应用数控高速加工技术的应用范围很广，主要包括以下几个方面：1.航空航天航空航天是数控高速加工技术应用的主要领域之一。

在制造飞机部件时，数控高速加工技术可以快速地完成复杂曲面的加工，提高加工精度和表面质量，保证飞机部件的质量和性能。

2.汽车制造在汽车制造行业，数控高速加工技术主要应用于汽车发动机的制造和零部件加工，以及其他大型机械设备的加工和维修。

利用数控高速加工技术，可以提高汽车发动机的工作效率和稳定性，降低噪音和污染，保证汽车的安全性和质量。

3.光学制造在光学行业，数控高速加工技术主要应用于光学元件的制造和加工。

利用数控高速加工技术，可以制造出高精度、高稳定性的光学元件，提高光学设备的精度和性能，满足不同领域的应用需求。

4.医疗制造在医疗行业，数控高速加工技术主要应用于人工骨、植入物等医疗设备的制造和加工。

利用数控高速加工技术，可以使医疗设备更加精确地适应不同的人体部位和病情，提高医疗治疗的效率和安全性。

三、发展趋势随着科技的不断发展和制造业的升级换代，数控高速加工技术也在不断地发展和完善。

未来数控高速加工技术的发展可能会朝着以下几个方向发展：1.高速切削目前数控高速加工技术的切削速度一般在500 m/min以上，但是随着材料的不断进步和加工工具的不断改进，未来数控高速加工技术的切削速度可能会更快，达到1 000 m/min以上。

切削加工的趋势切削加工是一种制造工艺，通过使用刀具将材料从工件上切削、切割、刨削、铣削、打磨等，以达到制造高精度零件的目的。

随着科技的不断发展和经济的增长，切削加工也不断发生变化，并出现了一些新的趋势和发展方向。

在下面的回答中，我将总结几个当前切削加工的趋势。

1. 自动化和数字化随着计算机技术的不断发展，自动化和数字化成为制造业的重要趋势，切削加工也不例外。

自动化能够提高生产效率、降低人力成本，并能够实现无人化生产。

数字化技术可以实现切削过程的实时监测和优化，提高切削效率和精度。

例如，数控切削机床可以通过预设加工程序，自动完成多种复杂形状的切削作业。

在切削过程中，传感器可以实时监测刀具磨损情况、工件的尺寸和表面质量等，然后通过反馈调整切削参数，以保持切削质量的稳定和一致。

2. 高速切削高速切削是指在高转速下进行切削加工。

相较于传统的低速切削，高速切削具有更高的生产效率和更好的加工质量。

这是因为高速切削可以减少刀具磨损和热变形，并可以降低切削力和切削温度。

为了实现高速切削，需要使用高刚性和高精度的切削工具和切削机床，并需采取适当的冷却和润滑措施。

同时，需经过充分的工艺研究和刀具优化，以确保切削过程的稳定性和安全性。

3. 精密与微加工随着电子、通信和医疗器械等领域的快速发展，对零件精度和尺寸的要求也越来越高。

因此，精密和微加工成为切削加工的一个重要趋势。

精密切削加工可以实现更高的几何形状和表面质量要求，例如使用高精度的数控切削机床和刀具，尽可能减少切削力和振动。

同时，精密切削加工还需要采用高级的切削液和冷却系统，以控制和降低切削温度，并确保零件的尺寸和表面质量。

微加工是指加工微小尺寸的零件，通常具有亚毫米或微米级的尺寸和特征。

微加工的关键是精密和稳定的切削工艺，以及特殊的切削工具和切削机床。

例如，微铣削、微打磨和微铣削技术已经得到广泛应用，适用于制造光学器件、微机械系统和生物传感器等。

4. 绿色和可持续发展在面对全球环境问题和能源危机的背景下，绿色和可持续发展已经成为全球关注的焦点。

高速高效切削加工技术的现状及发展趋势一、前言目前，我国已成为世界飞机零部件的重要转包生产国，波音、麦道、空客等世界著名飞机制造公司都在我国转包生产从尾翼、机身、舱门到发动机等各种零部件，这些飞机零部件的加工生产必须采用先进的加工装备和加工工艺。

为此，国内各飞机制造公司均进行了大规模的技术改造，引进了大量国外先进的加工装备，使我国的飞机制造业设备的数控化率越来越高。

与此同时，大量高速、高效、柔性、复合、环保的国外切削加工新技术不断涌现，使切削加工技术发生了根本的变化。

刀具在航空航天加工领域的应用技术进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的新阶段。

与此形成鲜明对比的是，我国的装备制造业和以制造业为主要服务对象的传统的工具工业却无法满足航空航天工业对现代制造装备和先进加工工艺的要求。

下面结合我国航空航天工业加工技术的现状及发展趋势，着重介绍我国高效、高速切削刀具的生产应用情况，对我国工具工业的发展现状和存在的问题提出自己的看法。

二、航空航天工业加工技术的现状及发展趋势1.航空结构件材料的发展趋势及其特点①以整体件为代表的铝合金结构件为了提高零件的可靠性、降低成本和减轻重量，传统的铆接结构逐步被整体薄壁的机加工结构件所代替。

这类零件由于大部分是用整体实心铝合金材料制成的薄壁、细筋结构件，70%～95%的材料要在加工中去除掉，而高速切削产生的热量少、切削力小、零件变形小，因此提高生产效率的唯一途径是采用四轴或五轴联动机床进行高速铣削加工。

②以钛基和镍基合金零件为代表的难切削材料零件由于钛（镍）合金具有比强度高、热强度好、化学活性大等特点，目前飞机发动机重要部件采用钛基和镍基合金材料的逐渐增多。

采用高速切削后，其切削速度可提高到100m/min以上，为常规切削速度的10倍。

这类材料的加工特点是：切削力大、切削温度高、加工硬化和粘刀现象严重、刀具易磨损。

③以碳纤维复合材料零件为代表的复合材料结构件复合材料现已成为新一代飞机机体结构主要材料之一，如飞机上的大型整体成形的翼面壁板、带纵墙的整体下翼面等。

数控技术的概念一、引言数控技术是现代制造业中的关键技术之一，它通过计算机数值控制机床或其他加工设备的运动轨迹和加工参数，实现对零件的精密加工和生产自动化。

随着科技的不断进步和人们对质量和效率要求的提高，数控技术在各个领域得到了广泛应用。

二、数控技术的发展历程1. 早期阶段20世纪50年代初期，美国麻省理工学院开发出了第一台数控机床，标志着数控技术的诞生。

此后，欧美等发达国家相继开展了相关研究，并开始应用于军事、航空航天等领域。

2. 中期阶段20世纪70年代至80年代初期，随着计算机技术和电子技术的迅速发展，数控技术得到了进一步发展。

出现了多轴联动、高速切削等新型数控系统，并开始应用于汽车、船舶、模具等行业。

3. 现代阶段20世纪90年代以来，随着信息技术和网络通信技术的快速发展，数控技术进入了一个全新的发展阶段。

出现了基于云计算、物联网等新技术的智能制造和数字化工厂，数控技术在生产自动化、智能化和柔性化方面得到了广泛应用。

三、数控技术的主要特点1. 精度高数控机床通过计算机程序精确控制加工过程，可以实现高精度的加工，满足复杂零件加工的要求。

2. 生产效率高数控机床具有自动化程度高、操作简便等优点，可以大大提高生产效率和生产质量。

3. 加工范围广数控机床不仅可以加工传统的金属材料，还可以加工非金属材料如陶瓷、塑料等。

4. 制造成本低相对于传统机床而言，数控机床具有更高的生产效率和更低的人力成本，从而降低制造成本。

四、数控技术在各行业中的应用1. 机械制造业数控技术在机械制造业中得到了广泛应用，包括航空航天、汽车、模具等行业。

数控机床可以加工各种复杂的零件，提高生产效率和质量。

2. 电子制造业数控技术在电子制造业中也有广泛应用，如印刷电路板、手机外壳等的加工。

数控机床可以实现高精度、高速度的加工，满足电子产品对零件精度和质量的要求。

3. 医疗器械制造业数控技术在医疗器械制造业中也有应用，如人工关节、牙科种植等产品的制造。

数控机床发展史一、引言数控机床是指通过计算机控制系统，实现机床的自动化加工操作的一种高精度、高效率的机床。

它的出现彻底改变了传统机床的加工方式，极大地提高了加工精度和生产效率。

本文将从数控机床的发展历程、关键技术和应用领域等方面介绍数控机床的发展史。

二、数控机床的发展历程数控机床的发展可以追溯到20世纪40年代，当时以美国为代表的工业发达国家开始研究数控技术。

1947年，美国麻省理工学院的数学家维茨尔（W.H.Witzel）提出了数控机床的概念，并设计出第一台数控铣床。

此后，数控技术得到了迅速发展，出现了一系列划时代的技术突破。

1952年，美国麻省理工学院的尤金·W·伯里（Eugene W.Berry）教授成功开发出世界上第一台数控车床。

此后，数控机床开始广泛应用于航空航天、军工、汽车等领域，并逐渐取代了传统机床。

1960年代，计算机技术的飞速发展为数控机床的进一步发展提供了坚实的基础。

计算机数控（CNC）系统的出现，使得数控机床的编程更加灵活方便，加工精度也得到了大幅提高。

此后，数控机床的发展进入了一个新的阶段。

1980年代，随着微电子技术和信息技术的不断进步，数控机床的性能得到了大幅提升。

高速切削技术、高精度测量技术等先进技术的应用，使得数控机床在加工效率和加工精度上达到了前所未有的水平。

到了21世纪，数控机床的发展进入了智能化阶段。

人工智能、云计算、大数据等技术的应用，使得数控机床具备了更高的自动化程度和智能化水平。

现如今，数控机床已经成为工业制造中不可或缺的设备。

三、数控机床的关键技术数控机床的发展离不开一系列关键技术的突破。

首先是数控系统技术，包括硬件和软件两个方面。

硬件方面，数控系统需要具备高性能的计算机、精密的运动控制装置和灵敏的传感器等。

软件方面，数控系统需要具备强大的编程和控制功能，能够实现复杂的加工操作。

其次是伺服控制技术，伺服系统是数控机床实现高精度加工的关键。

高速切削技术发展现状一、概述机械加工的发展趋势是高效率、高精度、高柔性和绿色化，切削加工的发展方向是高速切削加工，在发达国家，它正成为切削加工的主流。

50年来，切削技术的极大进步说明了这一点：今天切削速度高达8000m/min，材料切除率达150～1500cm3/min，超硬刀具材料硬度达3000～8000HV，强度达1000Mpa，加工精度从10µm到0.1µm。

干(准)切削日益广泛应用。

随切削速度提高，切削力降低大致为25～30%以上；切削温度增加逐步缓慢；加工表面粗糙度降低1～2级；生产效率提高，生产成本降低。

数控切削加工作为制造技术的主要基础工艺，随着制造技术的发展，在20世纪末也取得了很大的进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。

它是制造业中重要工业部门，如汽车工业、航空航天工业、能源工业、军事工业和新兴的模具工业、电子工业等部门主要的加工技术，也是这些工业部门迅速发展的重要因素。

因此，在制造业发达的美、德、日等国家保持着快速发展的势头。

金属切削刀具作为数控机床必不可少的配套工艺装备，在数控加工技术的带动下，进入了“数控刀具”的发展阶段，显示出“三高一专”(即高效率、高精度、高可靠性和专用化)的特点。

显而易见，在21世纪初，尽管近净成形技术、堆积成形技术是非常有前途的新工艺，但切削加工作为制造技术主要基础工艺的地位不会改变。

从当前制造业发展的趋势中可以看到，制造业发展和人类社会进步对切削加工提出的双重挑战，这也是21世纪初切削加工技术发展的主要趋势。

当前以高速切削为代表的干切削、硬切削等新的切削工艺已经显示很多的优点和强大的生命力，成为制造技术提高加工效率和质量、降低成本的主要途径。

因此，发展高速切削等新的切削工艺促进制造技术的发展是现代切削技术面临的新任务。

当代的高速切削不是切削速度的少量提高，是需要在制造技术全面进步和进一步创新的基础上，包括数控机床、刀具材料、涂层、刀具结构等技术的重大进步，才能达到的切削速度和进给速度的成倍提高，才能使制造业整体切削加工效率有显著的提高。