高速切削加工技术应用分析

高速切削刀具在数控加工中的应用摘要:高速切削刀具在数控加工的过程中存在一定的技术优势,但是受技术和操作行为的影响仍然有着许多加工问题,必须要进行全面的可靠性分析,保证数控的模块化控制分析,实现数控加工技术的全面推广。

本文从制造业的发展现状出发,分析了高速切削刀具的优势所在,总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题,并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施,为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。

关键词:高速切削刀具数控应用21世纪机械制造业的竞争,其实质是数控技术的竞争,这种竞争是全方位的,我国的数控加工技术起步虽晚,但是其发展前景广阔。

数控加工不但可以满足模具高精度制造的要求和形状的复杂变化;还能进行高速切削,提高生产效率、提高产品的竞争力。

本文从制造业的发展现状出发,分析了高速切削刀具的优势所在,总结了高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题,并提出了高速切削刀具在数控加工中的应用措施,为我国数控机械制造业提供了刀具应用的实效建议。

1 高速切削刀具的优势机械加工发展总趋势高效率、高精度、高柔性强化环境意识。

机械加工领域,切(磨)削加工应用最广泛加工方法。

高速切削切削加工发展方向,已成为切削加工主流。

随着技术的发展,对工程材料提出了愈来愈高的要求,各种高强度、高硬度、耐腐蚀和耐高温的工程材料愈来愈多地被采用。

高速切削除了要求刀具材料具备普通刀具材料的一些基本性能之外,还突出要求刀具材料具备高的耐热性、抗热冲击性、良好的高温力学性能及高的可靠性。

而更为理想的刀具优势则要考虑到不同刀具的不同加工优势1。

例如:硬质合金刀具具有良好的抗拉强度和断裂韧性,但由于较低的硬度和较差的高温稳定性,使其在高速硬切削中的应用受到一定限制。

而如果进行了细晶粒和超细晶粒产品优化后,就可以使得其打磨加工的情况更为理想,获得更好地产品加工应用能力。

2 高速切削刀具在数控加工中容易出现的问题高速的切削刀具在生产上有着极强的优势化表现,但是受数控技术和操作情况的影响,高速切削刀具仍然有着加工操作方面的问题。

高速切削加工的计算机数控技术史毅(江西现代学院机械学院，江西南昌330029)应用科技脯要]棵器高速切哥唾加工计算机兹艘系统速度与精度的影响，分析了树嚎括补与直线插朴的优缺点。

介绍了高速教控系统的速度预控常J、误差补偿等其他动自匕目蝴】高速切削；插补；计算机数控对高速切削加工的主要要求是能够加工复杂曲面，加工质量和切削效率、速度要高。

计算机数控(C N C)系统的基本任务，是根据已编制的零件加工程序，计算出沿机床各坐标轴的进给指令，驱动各轴运动，从而获得所需的运动轨迹。

其中需要进行插补处理。

1计算初．姑蓝寸甭补1．1直线插补直线与圆弧是构成零件轮廓的最基本线条，通常计算机数控系统均具有圆弧与直线插补功能。

目前占主导地位的直线插补计算简单，但存在一些问题需要克服。

常规的计算机数控系统在直线插补时，必需采用高精度的表面描述来近似。

零件曲线曲率变化较大、表面轮廓复杂时，需要增加中间计算点的数量，这样就导致了数控程序执行时间延长。

C N C系统具有一定的插补周期，它与最大进给速度F，(m／m i n)的关系是F。

F60(L m。

选T定后，由于加工精度要求选取短的插补直线长度L，不仅会使计算数据扩大，还会直接限制最大进给速度，也就是插补周期问题。

这与高速切削加工所要求的轨迹进给速度发生矛盾。

降低了加工精度与速度。

此外，直线插补还会使工件表面产生棱面。

12样条插补相对于直线插补，样条插补更为精确，其中以圆弧插补最为常用。

直接处理样条程序段的N U RB S插补方法优点很多。

多边形的编程，将为直线从C A M系统传递样条轨迹描述的方式，或通过几何转换即压缩直线程序段代替。

建立在三次B样条函数基础上的N U R B S函数有可调参数∞，可以精确、灵活地控制逼近曲面或曲线的形状，可以精确地表示所有二次曲面与曲线。

样条曲线数据必须减少数据总量，同时为流畅的加工提供必需的曲率和切线连续的程序髓立渡。

要求计算机数控系统能够通过制定精修多边形程序段的途径，自动光滑处理运动轨迹从而获得较为光滑的零件表面。

精密模具加工技术的研究与应用进展精密模具加工技术是在模具制造领域中的一项重要技术，随着现代制造业的发展，对产品精度和质量的要求越来越高，精密模具加工技术也得到了迅速发展。

本文将重点探讨精密模具加工技术的研究与应用进展。

一、精密模具加工技术的研究进展1. 高速加工技术高速加工技术是近年来模具加工领域的研究热点之一。

它采用高速切削工具和高速切削加工中心，通过提高切削速度和进给速度，实现对模具材料的高效加工。

这种技术可以在保证加工精度的同时，大大提高生产效率，缩短加工周期。

高速加工技术的研究重点包括高速刀具的研发、高速加工中心的改进、高速切削参数的优化等方面。

2. 先进的数控技术数控技术在模具加工领域中的应用已经非常广泛，但是传统的数控技术由于其精度和稳定性的限制，已经不能满足现代模具加工的要求。

因此，研究人员将目光投向了先进的数控技术。

比如，采用五轴数控加工中心，可以实现对复杂曲面的精密加工；采用自适应控制技术，可以根据加工情况实时调整加工参数，提高加工精度和稳定性。

3. 先进的加工工艺除了研究先进的加工设备和数控技术，研究人员还致力于开发先进的加工工艺，以提高模具的加工精度和质量。

比如，采用电解抛光技术可以实现对模具表面的高精度加工；采用超声波加工技术可以实现对微小孔洞的加工。

这些先进的加工工艺可以有效提高模具加工的精度，缩小加工误差。

二、精密模具加工技术的应用进展1. 汽车模具加工汽车模具加工是精密模具加工技术的主要应用领域之一。

随着汽车工业的迅速发展，对汽车模具的精度和质量要求越来越高。

精密模具加工技术可以实现对汽车模具的高精度加工，提高汽车的整体质量。

2. 电子产品模具加工电子产品是现代人们生活中不可或缺的一部分，对电子产品模具的加工精度和质量要求也越来越高。

采用精密模具加工技术可以实现对电子产品模具的高精度加工，提高电子产品的稳定性和可靠性。

3. 医疗器械模具加工医疗器械模具的加工要求非常高，精密模具加工技术可以实现对医疗器械模具的高精度加工，提高医疗器械的安全性和可靠性。

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。

高速切削刀具在数控加工中的应用[摘要]：随着科学技术水平的不断提高，作为先进制造技术的重要组成部分高速切削技术在模具加工制造中已得到越来越广泛的应用。

本文结合高速切削技术的发展现状，阐述了高速切削技术的应用及其未来趋势。

[关键词]：高速切削刀具数控加工应用中图分类号：tg659文献标识码：tg文章编号：1009-914x（2013）01- 0239-01一、高速切削技术和高速切削刀具目前，切削加工仍是机械制造行业应用广泛的一种加工方法。

其中，集高效、高精度和低成本于一身的高速切削加工技术已经成为机械制造领域的新秀和主要加工手段。

“高速切削”的概念首先是由德国的c.s～omom博士提出的，并于1931年4月发表了著名的切削速度与切削温度的理论。

该理论的核心是：在常规的切削速度范围内，切削温度随着切削速度的增大而提高，当到达某一速度极限后，切削温度随着切削速度的提高反而降低。

此后，高速切削技术的发展经历了以下4个阶段：高速切削的设想与理论探索阶段（193l—l971年），高速切削的应用探索阶段（1972-1978年），高速切削实用阶段（1979--1984年），高速切削成熟阶段（20世纪90年代至今）。

高速切削加工与常规的切削加工相比具有以下优点：第一，生产效率提高3～1o倍。

第二，切削力降低30%以上，尤其是径向切削分力大幅度减少，特别有利于提高薄壁件、细长件等刚性差的零件的加工精度。

第三，切削热95%被切屑带走，特别适合加工容易热变形的零件。

第四，高速切削时，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率，工作平稳，振动较小，适合加工精密零件。

高速切削刀具是实现高速加工技术的关键。

刀具技术是实现高速切削加工的关键技术之一，不合适的刀具会使复杂、昂贵的机床或加工系统形同虚设，完全不起作用。

由于高速切削的切削速度快，而高速加工线速度主要受刀具限制，因为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。

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。

目录一高速切削技术概述 (2)1 高速切削的基本概念 (2)2.高速铣削的特点 (3)2.1 高速铣削的一般特征 (3)2.2 高速铣削的优点 (3)2.3 高速铣削的问题 (4)2.4 高速铣削的应用 (5)3.高速铣削的关键技术 (5)3.1 高速切削机理的研究 (6)3.2 高速切削刀具 (7)3.3 高速切削机床技术 (7)3.4 高速切削的工艺技术 (9)3.5 高速加工的测试技术 (9)二高速切削机床 (10)（—）如何有效地选择高速切削机床 (10)1、高速切削机床基本结构 (10)2、高速主轴 (10)3、高速进给机构 (11)4、高速CNC 控制系统 (11)5、高速切削机床安全防护与实时监控系统 (11)6、选购高速切削机床的方法 (12)三、高速切削刀具 (18)1．刀具材料 (18)2．刀具结构 (19)3.刀杆结构 (20)4．刀具动平衡 (21)四、高速数控编程 (23)1．高速数控编程的特点 (23)1．1 现有的CAD/CAM/CNC 集成化系统 (23)1．2 高速切削对数控编程的具体要求 (24)2．粗加工数控编程 (26)3．精加工数控编程 (29)五、高速铣削工艺 (33)1、刀具的选择 (33)2、切削参数选择 (34)3.加工实例 (46)一高速切削技术概述1 高速切削的基本概念高速切削（HSM或HSC）是二十世纪九十年代迅速走向实际应用的先进加工技术，通常指高主轴转速和高进给速度下的立铣，国际上在航空航天制造业、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。

高速铣削可用于铝合金、铜等易切削金属和淬火钢、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，曲面和结构复杂，材料去除量高达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。