高速铣削如何选择冷却方式

高速铣削加工工艺技巧各种材料的高速切削技术高速切削不同材料时，其所用的切削工具、工艺方法以及切削参数均有很大不同，而且和在普通切削速度加工时的情况也有很大不同，掌握正确的高速切削工艺方法，是高速切削应用技术中的一个重要环节。

高速切削铝合金技术铝材料零件的高速加工，在20世纪80年代就已经在工业中广泛应用，经过适当冷处理的铝合金材料，强度可高达540Mpa,它的相对密度很轻，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。

近年来铝合金在汽车和其它动力机械中的应用也逐渐增多。

加工轻合金的优势主要在：切削力和切削功率小，大约比切削钢件小70%；切削短、不卷曲，因而在高速加工中易于实现大量切屑的排屑自动化，刀具磨损小，用硬质合金、多晶金刚石等刀具在很高的转速下切削铝合金材料，可以达到很高的刀具寿命；加工表面质量高，仅采用少量的切削液、在近乎干切的情况下不用再经过任何加工或手工研磨，零件即可得到很高的表面质量；可采用很高的切削速度进行加工，切削速度可高达1000-20000/min，高速加工95%以上切削热被切屑迅速带走，工件可保持室温状态，热变形小，保证了加工的高精度。

如瑞士米克朗的高速铣HSM400在2003年北京国际机床展上加工的一个薄壁铝件，厚度为0。

1mm，高度为25mm，进刀速度高达20000/min，而且保证了良好的尺寸精度和几何精度。

高速铣削钢技术近年来,高速加工开始用于钢的精加工,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,高速铣削钢和铝合金有所不同，主要问题是刀具的磨损，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，提高工件表面质量、尺寸精度和形状精度以及减少刀具磨损。

钢材的高速铣削技术高速铣削钢材时，刀具要用更锋利切削刃和较大的后角，这样可以减少切削时的刀具磨损提高刀具的使用寿命，刀具参数也应当随着进给速度的变化而变化。

当进给速度增加时，刀具的后角要减小；进给速度对刀具的前角的影响相对比较小。

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。

高速切削中的冷却与润滑技术在高速切削过程中，刀/工摩擦接触区的高温、高压、高频冲击等对刀具性能提出了严峻考验。

尤其在高速切削具有高硬、高强、耐高温特性的难加工材料时，由于高切削温度和摩擦导致刀具急剧磨损往往是制约高速切削应用的商定性因素。

因此，加工中良好的冷却和润滑是难加工材料高速切削对切削介质的关键条件。

虽然湿式切削具有较好的冷却与润滑性能，但在高速切削时往往会加大铣刀刃在切入切出过程的温度变化，产生热疲惫，降低刀具寿命和牢靠性，此外还有环境污染等问题。

在不使用切削液的条件下通过优化刀具材料与结构能在肯定程度上提高难加工材料的加工效率，然而切削液的冷却、润滑、排屑等功能无法弥补，可能严峻影响加工质量、切削效率和刀具寿命。

如何选用合理有效的冷却润滑方式，以改善刀/工摩擦状态和抑制刀具磨损，从而提高加工质量和加工效率，是推广应用高速切削技术时必需考虑的重要技术要素。

高速切削对切削介质的性能要求切削介质冷却性能的好坏，首先取决于切削介质自身的性质，如导热系数、比热容、汽化热、汽化速度等，其次取决于切削介质的作用方式，如喷射流量、喷射速度、喷射角度及喷射靶距等因素。

气体介质的冷却性能远低于液体介质，但高速切削也要考虑过度冷却带来的刀具热疲惫失效问题，以及如何使切削介质进入刀/屑/界面和刀/工界面有效冷却等问题。

一般湿式切削由于切削介质进入问题和剧烈的热冲击，刀具磨损往往会加剧，故高速切削难加工材料多采纳低温风冷、低温微量润滑等干式、准干式切削方式。

多数状况下采纳切削介质的最主要目的，是利用该介质的减摩润滑性能，以改善刀具/工件接触区的摩擦接触状况，从而提高刀具的使用寿命。

图1为不同换热系数下采纳WC-Co硬质合金高速正交切削TC4钛合金时的刀具前刀面集中分布曲线。

由于换热系数的转变对刀具前刀面平均温度有肯定的影响，但对于切屑形成以及刀具前刀面的最高温度（靠近切削刃口处）几乎没有影响。

因此，在距离刃口四周最高温度区域的集中磨损变化不大，中间部位的集中磨损随换热系数的提高而降低。

高速铣削加工技术，具有许多优秀的特点，如可以获得很光滑的表面质量，容易实现零件的精细结构的加工而避免了大量电极制造和耗时的放电加工，可以有效地对高硬度材料进行加工，特别是可以实现脆性材料和薄壁零件的加工等。

同时简化了生产的工序，使绝大多数的工作都集中在高速加工中心上完成。

使用高速加工技术，不仅要有适合高速加工的设备-高速加工中心，还要选择适合进行高速加工的刀具。

另外采用适合高速加工的编程策略也至关重要。

一、高速加工编程时主要关心的问题采用高速铣削加工编程的原则主要与数控加工系统，加工材料，所用刀具等方面有关。

使用cam系统进行数控编程时，刀具选择、切削用量以及选择合适的加工参数可以根据具体情况设置外，加工方法的选择就成为高速加工数控编程的关键。

如何选择合适的加工方法来较为合理、有效地进行高速加工的数控编程，需要考虑的问题主要与以下几个方面相关：（1）由于高速加工中心具有前视或预览功能，在刀具需要进行急速转弯时加工中心会提前进行预减速，在完成转弯后再提高运动速度。

机床的这一功能主要是为了避免惯性冲击过大，从而导致惯性过切或损坏机床主轴而设置的。

有些高速加工中心尽管没有这一功能也能较好地承受惯性冲击，但该情况对于机床的主轴也是不利的，会影响主轴等零件的寿命。

在使用c am进行数控编程时，要尽一切可能保证刀具运动轨迹的光滑与平稳。

（2）由于高速加工中，刀具的运动速度很高，而高速加工中采用的刀具通常又很小，这就要求在加工过程中保持固定的刀具载荷，避免刀具过载。

因为刀具载荷的均匀与否会直接影响刀具的寿命、对机床主轴等，在刀具载荷过大的情况下还会导致断刀。

（3）采用更加安全和有效的加工方法与迅速进行安全检查校验与分析。

二、高速加工编程采用的编程策略1、采用光滑的进、退刀方式。

在cimatron系统中, 有多种多样的进、退刀方式，如在走轮廓时，有轮廓的法向进、退刀，轮廓的切向进、退刀和相邻轮廓的角分线进、退刀等。

模具高速铣削加工技术一、前言在现代模具生产中，随着对塑件的美观度及功能要求得越来越高，塑件内部结构设计得越来越复杂，模具的外形设计也日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，相应的模具结构也设计得越来越复杂。

这些都对模具加工技术提出了更高要求，不仅应保证高的制造精度和表面质量，而且要追求加工表面的美观。

随着对高速加工技术研究的不断深入，尤其在加工机床、数控系统、刀具系统、CAD/CAM软件等相关技术不断发展的推动下，高速加工技术已越来越多地应用于模具型腔的加工与制造中。

数控高速切削加工作为模具制造中最为重要的一项先进制造技术，是集高效、优质、低耗于一身的先进制造技术。

相对于传统的切削加工，其切削速度、进给速度有了很大的提高，而且切削机理也不相同。

高速切削使切削加工发生了本质性的飞跃，其单位功率的金属切除率提高了30%~40%，切削力降低了30%，刀具的切削寿命提高了70%，留于工件的切削热大幅度降低，低阶切削振动几乎消失。

随着切削速度的提高，单位时间毛坯材料的去除率增加了，切削时间减少了，加工效率提高了，从而缩短了产品的制造周期，提高了产品的市场竞争力。

同时，高速加工的小量快进使切削力减少了，切屑的高速排出减少了工件的切削力和热应力变形，提高了刚性差和薄壁零件切削加工的可能性。

由于切削力的降低，转速的提高使切削系统的工作频率远离机床的低阶固有频率，而工件的表面粗糙度对低阶频率最为敏感，由此降低了表面粗糙度。

在模具的高淬硬钢件(HRC45~HRC65)的加工过程中，采用高速切削可以取代电加工和磨削抛光的工序，从而避免了电极的制造和费时的电加工，大幅度减少了钳工的打磨与抛光量。

对于一些市场上越来越需要的薄壁模具工件，高速铣削也可顺利完成，而且在高速铣削CNC加工中心上，模具一次装夹可完成多工步加工。

高速加工技术对模具加工工艺产生了巨大影响，改变了传统模具加工采用的“退火→铣削加工→热处理→磨削”或“电火花加工→手工打磨、抛光”等复杂冗长的工艺流程，甚至可用高速切削加工替代原来的全部工序。

高速机械加工过程的冷却与润滑研究随着制造业的发展和技术进步，高速机械加工已成为现代工业中非常重要的一部分。

在高速机械加工过程中，冷却与润滑是不可或缺的关键环节。

本文将探讨高速机械加工过程中的冷却与润滑研究。

高速机械加工过程中，温度的控制是关系到工件质量和生产效率的重要因素之一。

随着加工速度的提高，机械加工过程产生的热量会越来越多，如果不能有效地进行冷却，温度就会升高，导致工件变形、表面质量下降以及刀具磨损加剧等问题。

因此，冷却是高速机械加工中必不可少的环节。

在高速机械加工过程中，冷却方式是多种多样的，常用的方法有液体冷却和气体冷却。

液体冷却一般使用冷却油或冷却液，通过喷洒、淋浴等方式对工件和刀具进行冷却。

液体冷却方式具有冷却效果好、散热快的优点，但也存在一些问题，比如冷却液的浪费和环境污染等。

气体冷却则利用高速喷射气流对工件进行冷却，它具有操作方便、节能环保等特点，但其冷却效果相对较差。

除了冷却外，润滑也是高速机械加工过程中的重要因素。

润滑的作用主要有两个方面，一是减少摩擦力，二是降低磨损。

在高速机械加工过程中，摩擦和磨损是不可避免的，但通过润滑可以有效地减少其对工件和刀具的影响。

常见的润滑方式有干式润滑和液体润滑。

干式润滑主要是通过涂覆一层干润滑剂在工件和刀具之间，利用干滑膜来减少摩擦和磨损。

液体润滑则是通过润滑油或润滑液的喷洒、淋浴等方式来实现。

近年来，随着纳米技术和材料科学的发展，一些新型的冷却与润滑技术也逐渐应用于高速机械加工。

例如，纳米润滑剂技术，它利用纳米级颗粒的特殊性质，可以在摩擦表面形成一层附件膜，从而提高润滑效果。

另外，纳米流体冷却技术也广泛应用于高速机械加工中，它可以通过将纳米颗粒加入冷却液中，提高液体的热导率和冷却效果。

虽然已经有很多研究和实践表明冷却与润滑在高速机械加工过程中的重要性，但目前仍然存在一些挑战和问题需要研究者们去解决。

比如，在高速机械加工过程中如何准确地控制冷却温度和润滑剂的使用量，以及如何选择合适的冷却和润滑方式等。