高速切削的关键技术——高速切削机床

切削速度达到ｌ 临界速度之前 ，切削温度和刀具 解决 ： 比如高速 机床 的动态 、 热态特性 ； 刀具材 系统 、 安全设施 和加工环境等。 磨损随着切削速度增 大而增大 ，当切削速度达 料 、 几何 角度和耐用度问题， 机床与刀具间的接 ４ ． 高速主轴。 ．１ １ 高速主轴是高速切 削的首 到普通切削速度的 ５ ６ 时，切削刃 口的温度 口技术 （ －倍 刀具的动平衡 、 扭矩传输 ）冷却润滑液 要条件 ， 、 对于不 同的工件材料 ， 前 的切削速度 目 开始随切削速度增大而降低 ，刀具磨 损随切削 的选择 、Ａ ／ Ａ 的程序后置处理 问题 、 Ｃ ＤＣ Ｍ 高速 可达 ５ １０ ／ －０ｍｓ 。主轴 的转速 与刀具 的直 径有 加工 时刀具轨迹的优化问题等等 。高速切削在 关 ，采用 小直 径球头 铣刀 时 ，主轴 转速 可达 速度增大而减小。 按照他的假设 ， 在具有一定速度 的高速 区 我国， 刚刚起步 ， 目前 ， 尚未正式进入大学课堂 。 １０ ０ ｒ ｎ ００ ０／ 。高速主轴单元包括 动力源 、 ｍｉ 主轴 、 进行切削加工 ， 会有 比较低的切削温度和 比较 按 目前看 ， 工业发达 国家的航空 、 车、 汽 动 轴承和机架 四个主要部分 ，是高速切削机床的 小的切削力 ， 有可能用现有的刀具进行超高速 力机 械 、 模具 、 轴承 、 机床等 行业首先受惠 于该 核心部件 ，在很大程度上决定 了机床所能达到 切削 ， 从而大幅度减少切削时间 ， 成倍地提高机 项新技术 ， 使上述行业 的产品质量明显提 高， 成 的切 削速度 、 加工精度 和应用范围。 高速主轴单 获得 高速切 削 元 的性能取决于主轴 的设计方法 、 床的生产率 ， 而且可 以实现零 件的高精度和高 本大幅度降低 ， 了市场竞争优势。 材料 、 结构 、 表面质量。 技术是未来切削加工 的方 向，也是 时代发展 的 轴承 、 润滑冷却 、 动平衡 、 噪声等多项相关 技术 。 产物 。 随着对主轴转速要求 的不断提高 ， 的齿轮 、 传统 般来说 ， 高速切削加工有以下几个方 面 皮带变速传动系统 由于本身的振动 、噪音 等原 的技 术 特 点 ： 因已不能适 应要求 ，取而代之的是一种新颖 的 ３ 高的主轴转速 。对 于高速 加工的定义 功能部件 ： ． １ 电主轴 ， 它将主轴电机与机床主轴合 很难有 统一 的标 准 ，０ ０ ｒ ｉ １０ ０ ｍ ｎ的转速通 常就 二为一 ， ／ 实现了主轴电机与机床 主轴 的一体化 。 可以被认 为是 “ 高速” 。事实上 ， 在高速加工中 ， 电主轴采用 了电子传感器来 控制温度 ， 自 带水 主轴的转速一般在 ２ ００／ ｎ以上。 ００ ｒ ｍｉ 图 １切 削温度与切削速度 的关系 冷或油冷循环 系统 ，使主轴在 高速旋转时保持 ３ 小 的切削深度 。高速加工 的切穴深度 恒温 ，一般可控制在 ２ 。 ２ 。 围内某一设定 ． ２ ２现代切削技术的概念 Ｏ ～ ５范 ． ． ～ ｍｍ之 间，特殊情况下切削深度 温度 ， 精度为± ． ， ０ 。 同时使用油雾 润滑 、 ７ 混合陶 所 罗门原理 出发点是 用传统 刀具进行 高 般在 ０３ ０６ 速度切 削， 从而提高生产率 。到 目前为止 ， 其原 也可小于 ０１ ｍ ． 。小的切削深度可以降低 切削 瓷轴承等新技术 ， 主轴免维护 、 ｍ 使 长寿命 、 高精 理仍未被现代科学研究所证实 。但这一原理的 力 ， 降低加工过程 中产生的切削热 ， 延长刀具的 度。 高速精密轴 承是高速切削机床 的核心 ， 是决 成功应该不只局限于此 。高速切削技术是 切削 使用 寿命 。 定高速 主轴寿命和负载容量 的最关键部件 。最 技术 的重要发展方向之一 ，从现代科 学技 术的 ３ 快的进给速度 。高速加工钢件 的进 给 高主轴转速受限于主轴轴承性能 ，提高主轴的 ． ３ ｍ ／ｉ 小 ｎ 根据高速轴承的 角度去确切定义高速切 削，目前还没有取得 一 速度在 ５ ｍ ｍ ｎ以上。从加工方式上讲 ， 的 ｄ 值是提高主轴转速的关键 。 致， 因为它是一个相对概念 ， 不同的加工方式 ， 切削深度能够获得加工 时更好的刀具长度直径 不同，又可将高速主轴分为 ：滚珠轴承高速主 不同的切削材料有着不 同的高速切削速度 和加 比， 使得许多深度很 大的零件也能完成加工 ， 而 轴、 液体静压轴承高速主轴 、 空气静压轴承高速 工参数 。这里包含了高速软切削 、 高速硬切削 、 快的进给保证了足够 的切削效率。 主轴 、 磁浮轴承高速主轴 。目前 ， 高速切削铣床 ３４小的切削行距 。高速加工所采用 的刀 上装备 的主轴多数为滚珠轴承 电动主轴。如图 ． 高速湿切削和高速干切削等。 事实上 ， 高速切削技术是一个非常庞大而 具路径 的行距 一般 在 ０１ ． ｍｍ以下。一般来说 ， ２ 所示 ， 电动 主轴 由转子 、 轴承 、 外壳 、 电机组 件 复杂的系统工程，它涵盖了机床材料 的研究及 小 的刀具轨迹行距总是可以降低在加工过程 中 子 选用技术 ， 机床结构设计和制造技术 ， 高性能 的表面粗糙度 ， 高加工表面质量 ， 提 从而可能免 Ｃ Ｃ控 制系统 、 Ｎ 通讯系统 ， 高速 、 高效冷 却 、 高 除后续的精加工工序 。 所有这些特点 ， 了高速加工所能获得 决定 精度和大功率 主轴系统 。 高精度快速进给系统 ， 也即高速加工能达到效率高 ， 加工 高性能刀具夹持 系统 ， 高性能刀具材料 、 刀具结 的加工效果 ， 零件表面光洁 ， 加工稳定 以及零件无变 构设计和制造技术 ， 高效高精度测试测量技术 ， 精度高 ， 高速切削机理 ， 高速切削工艺， 适合高速加工的 形 ， 无表面变质层等性能指标 ， 高速加工的这些 床 ； 高速主轴 ； 高速进给 系统 ； 高速 刀具

成本降低 。 五 六
一
前 ， 于 高 速 切 削 加 工 中 心 其 主 轴 最 高 转 速 一 般 都 大 于 １０ ０／ 适 ０ ０ｒ ｍ ｎ 有 高 达 ６ ０ ０／ ｎ １０ ０ ｒｍｎ 为 普 通 机 床 １ ｉ， ０ ０ ｒｍｉ－ ０ ０ ０／ ｉ， ０倍 左 右 ；
０科技 — — —
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塑 坐
浅谈高速切削加工技术 的发展
口 蔡 素 桔
摘
要 ： 高速 切 削技 术 是 近 十 几 年 来迅 速 崛起 的 一项 先 进 制 造 技 术 ， 已成 为现 代 制造 业 的 重要 组 成 部 分 。 高 速切 削 的特 点 和 机 从
理 入 手 ， 析 这 项 高新技 术 发展 状 况 和 目前 的应 用 。 分 关键 词 ： 高速 切 削 ： 床 ； 具 机 刀
高速切削强调的是高的速度 ， 要有高的主轴转速 ， 速切削 中 即 高 的 高 速 不是 一 个 技 术 指 标 ， 而应 是 一个 经济 指 标 。 速 切 削 时 由 高
于 切 削 速度 的 大 幅 度 提 高 ， 定 了 高 速 切 削 具 有 以下 特 点 ： 是 决 一
性 能 良好 的机 床 是 实 现 高 速 切 削 前 提 和 关 键 ，而 具 有 高 精 度 高 速 主 轴 和控 制精 度 高 高 速 进 给 系 统 ，则 是 高 速 切 削 机 床 技
主 电动 机 功 率 １ ｋ ５ ｗ罐 ０ Ｗ， ｋ 以满足高速车削 、 高速铣削之要求 。 控制
、
高 速 切 削 的 机 理
在 高 速 切 削 过 程 中 ， 于 切 削 速 度 足 够 快 ， 应 变 硬 化 来 不 由 使 及 发生 ， 变形 只发 生小范 围内会 使切削力小 于传统速 度的切 削力 。高 速 切 屑 变 形 机 理 在 很 大程 度上 与 热 量 有 关 ，随 着 切 削 速 度 的增 加， 切屑 流受 到 的阻 力 减 小 ， 而使 切 屑 变薄 、 削 力 减小 。 从 切 高 速 切 削 机 理 主要 包 括 高 速 切 削 中 切 削 力 、切 削 热 变 化 规 律 ． 具 磨 损 的规 律 ． 屑 的 成 型 机 理 以 及 这 些 规 律 和 机 理 对 加 刀 切 工 的影 响 。 目前 对 铝 合 金 的 高 速 切 削 机 理 的 研 究 与 应 用 比较 成 功 ，但 对 黑 金 属 和难 加 工 材 料 的 高 速 切 削 机 理 的研 究 与应 用 尚 处 于不 断探 索之 中 ，应 用 也 是 在 不 成 熟 的 理 论 指 导 下进 行 。 另 外 ， 速 切 削 机 理 的研 究 与 应 用 已进 入钻 铰 、 丝 等 的切 削方 式 高 攻 中 ， 还 处 于 探 索 阶段 。随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 高 速 切 削 的 切 但 对 削 力 、 削热 、 屑 成 型 、 具 磨 损 、 具 寿 命 、 工 的 精 度 和 表 切 切 刀 刀 加

高速切削产生的热量被迅速散发 ，减少了工件的热变形，提高了
加工精度。
减少残余应力
高速切削可以减少切削过程中产生 的残余应力，降低工件变形的可能 性。
提高表面质量
高速切削能够获得更光滑的表面质 量，减少后续研磨和抛光的工作量 。
降低加工成本
减少刀具消耗
高速切削的切削速度高， 可以减少刀具的磨损和消 耗，降低刀具成本。
随着技术的进步，高速切削的 加工效率也在不断提高，单位 时间内能够完成的切削量增加 。
智能化发展
高速切削设备正在与人工智能 、物联网等技术结合，实现加 工过程的智能化控制。
环保与节能
随着环保意识的提高，高速切 削技术也在朝着更加环保和节
能的方向发展。
高速切削技术的未来展望
更高的速度
随着材料科学和机械制造技术的发展，高速 切削的速度会进一步提高。
高速切削的物理模型
高速切削是利用高速度的切削刀 具对工件进行加工的一种先进制
造技术。
在高速切削过程中，切削速度、 进给速度和切深等参数对加工效
果产生显著影响。
高速切削的物理模型涉及弹性力 学、流体力学等多个学科领域。
高速切削的刀具系统
高速切削的刀具系统是实现高 效加工的关键之一。
刀具料、刀具几何形状和刀 具夹持系统等是高速切削刀具 系统的核心要素。
高速切削技术通常是指在机床主轴转 速超过10,000 rpm的情况下进行的切 削加工，具有高速度、高精度、高效 率和高自动化的特点。
高速切削技术的应用范围
01
高速切削技术广泛应用于航空航 天、汽车、模具、机床等领域， 用于加工各种高精度、高质量、 高要求的零件。
02
高速切削技术可以加工各种材料 ，包括铝、镁、钛等轻质材料和 钢、铸铁等重质材料，以及钛合 金、镍合金等难加工材料。

能 耗 低 ，切 削 效 率 高 ， 加 工 质 量 好 ， 精 度 高 ，刀 具 寿 命 长 等 特 点 为 人 们 展 示 了 美 好 前 景 。 并 在 航 空 航 天 、 动 力 机 械 、 机 床 、 模 具 、 汽 车 等 行 业 得 到 广 泛 应 用 ．并 产 生 了 巨 大 经 济 效 益 ，本 文 主 要 讨 论 高 速 切 削 加 工 关 键 技 术
出 现 专 业 化 生 产 厂 家 ，按 系 列 提 供 产 品 。 由 于 直 接 传 动 ，
省去 了电 机 ，主轴 问 的皮 带 轮 、齿 轮 箱 等 传 动 链 ，其转
作 用 而 产 生 电 磁 推 力 ， 带 动 负 载 运 行 。 最 早 开 始 使 用 高
速 轻 而 易 举 地 达 到 ０～４０ ０／ ｉ，甚 至 更 高 ，不 仅 如 此 ， 速 直 线 电 机 的 美 国 Ｉ 瑚 ｌ 司 ，在 Ｈ Ｍ８０加 工 中 心 的 ２ ０ ｒｒｎ ａ ． ｎ Ⅱ公 Ｖ ０
出现 至 今 ２ ｏ年 左 右 时 间 ， 所 谓 高 速 切 削 ， 首 先 是 高 的 速
度 ，即 要 有 高 的 主 轴 转 速 ， 比 如 １ ００／ ｉ， １００／ ｉ ， ２ ０ ｒ ｎ ８ ０ ｒ ｎ ａ ｒ ａ ｒ
用 于 电 主 轴 。 陶 瓷 轴 承 的 滚 动 体 为 热 压 氮 化 硅 陶瓷 材 料 ， 内外 环 使 用 轴 承 钢 。 由 于 陶 瓷 滚 动 体 密 度 小 是 钢 的
高速 电主 轴 是 内装 式 主 轴 电 机 一 体 化 的主 轴 单 元 。 它 采 用 无 壳 电 机 ，将 其 空 心 传 子 用 压 配 合 的 形 式 直 接 装 在 机 床 主 轴 上 ，带 有 冷 切 套 的 定 子 则 安 装 在 主 轴 单 元 的

先进制造技术复习题一、填空题1．先进制造技术包含主体技术群、支撑技术群和制造技术环境三个技术群。

2．先进制造基础技术的特点除了保证优质、高效、低耗外，还应包括无污染。

3．微细加工中的三束加工是指电子束，离子束，激光束。

4.绿色制造技术是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下，综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。

5.超高速机床主轴的结构常采用交流伺服电动机内置式集成结构，这种主轴通常被称为空气轴承主轴。

6.快速原型制造常用的工艺方法光固化成形，叠层实体制造，选择性激光烧结，熔融沉积制造。

7.虚拟制造技术是以信息技术、仿真技术、虚拟现实技术为支持，在产品设计或制造系统的物理实现之前，就能使人体会或感受到未来产品的性能或者制造系统的状态，从而可以作出前瞻性的决策与优化实施方案。

8.大规模集成电路的微细制作方法有外延生长，氧化，光刻，选择扩散，真空镀膜。

9.优化设计的两个前提条件以数学规划为理论基础，以计算机为基础。

10.快速原型制造技术的熔丝沉积成形法通常采用的原材料是热塑性材料。

，和绿色1．高速加工机床的进给系统机构大多采用（a）a.直线电机b.滑动丝杠传动机构c.摩擦传动机构2．机床进给伺服系统常用的检测角位移的原件是（d）a.感应同步器；b.光栅；c.容栅；d.脉冲编码器3.ERP的含义是（c）a.制造资源计划b.物料需求计划c.企业资源计划d.产品数据管理4．下列哪种说法不符合绿色制造的的思想（c）a.对生态环境无害b.资源利用率高，能源消耗低c.为企业创造利润5．计算机集成制造技术强调（c）a.企业的经营管理b.企业的虚拟制造c.企业的功能集成6．FMS非常适合（c）a.大批大量生产方式b.品种单一、中等批量生产方式c.多品种、变批量生产方式7．在进行纳米级测量非导体的零件表面形貌时，常采用的测量仪器为（c）a.光学显微镜b.扫描隧道显微镜c.原子力显微镜8.光刻加工的工艺过程为：（c）a.①氧化②沉积③曝光④显影⑤还原⑦清洗b.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦扩散c.①氧化②涂胶③曝光④显影⑤去胶⑦还原9.光刻加工采用的曝光技术中具有最高分辨率的是（c）a.电子束曝光技术b.离子束曝光技术c.X射线曝光技术10.硅微体刻蚀加工和硅微面刻蚀加工的区别在于（a）a.体刻蚀加工对基体材料进行加工，而面刻蚀加工不对衬底材料进行加工；b.体刻蚀加工不对基体材料进行加工，而面刻蚀加工对衬底材料进行加工；c.体刻蚀加工可获得高纵横比的结构，而面刻蚀加工只能获得较低纵横比的结构；11.工业机器人有多种分类方式，下列不属于按驱动方式分类的是（d）a.气压传动机器人;b.液压传动机器人;c.电器传动机器人;d.智能机器人；12.在进行纳米级测量两个导体的表面形貌时，常采用的测量仪器为（b）a.电镜b.扫描隧道显微镜c.图像处理技术13.微细加工技术中的刻蚀工艺可分为下列哪两种（b）a离子束刻蚀、激光刻蚀b.干法刻蚀、湿法刻蚀c.溅射加工、直写加工14.衡量机器人技术水平的主要指标是（a）a.自由度b.工作空间c.提取重力d.运动速度15.a.集中控制方式b.主从控制方式c.分散控制方式d.点位式16.CIMS的两个支撑子系统是（c）a.工程设计自动化子系统、管理信息子系统；b.制造自动化子系统、质量保证子系统c.计算机网络子系统、数据库子系统17.下列不是制造自动化分系统的是(a)1、先进制造技术的概念先进制造技术是制造业不断吸收机械、电子、信息（计算机与通信、控制理论、人工智能等）、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。

高速切削机理
•
高速切削技术的应用和发展是以高速切削机理为理论基础的。通过对高速加 工中切屑形成机理、切削力、切削热、刀具磨损、表面质量等技术的研究， 也为开发高速机床、高速加工刀具提供了理论指导。 高速切削机理的研究主要有以下几个方面： 1、高速切削过程和切削成形机理的研究对高速切削加工中切屑成形机理、 切削过程的动态模型、基本切削参数等反映切削过程原理的研究，采用科学 实验和计算机模拟仿真两种方法。 2、高速加工基本规律的研究对高速切削加工中的切削力、切削温度、刀具 磨损、刀具耐用度和加工质量等现象及加工参数对这些现象的影响规律进行 研究，提出反映其内在联系的数学模型。 3、各种材料的高速切削机理研究由于不同材料在高速切削中表现出不同的 特性，所以，要研究各种工程材料在高速切削下的切削机理，包括轻金属材 料、钢和铁、复合材料、难加工合金材料等。通过系统的实验研究和分析， 建立高速切削数据库，以便指导生产。 4、高速切削虚拟技术研究在实验研究的基础上，利用虚拟现实和防真技术， 虚拟高速加工过程中刀具和工件相对运动的作用过程，对切屑形成过程进行 动态防真，显示加工过程中的热流、相变、温度及应力分布等，预测被加工 工件的加工质量，研究切削速度、进给量、刀具和材料以及其他切削参数具 2.1涂层刀具 涂层在刀具基体上涂复硬质耐磨金属化合物薄膜以达到提高刀具表面的硬 度和耐磨性的目的。 2.2金属陶瓷刀具 金属陶瓷主要包括高耐磨性能的TiC基硬质合金(TiC+Ni或Mo)、高韧性的 TiC基硬质合金( TiC+TaC+WC)、强韧的TiN基硬质合金和高强韧性的TiCN基 硬质合金(TiCN＋NbC)等。 2.3陶瓷刀具 陶瓷刀具可在υc=200m/min～1000m/min范围内切削软钢、淬硬钢和铸铁 υc=200m/min 1000m/min 等材料。 2.4CBN刀具 CBN刀具是高速精加工或半精加工淬硬钢、冷硬铸铁和高温合金等的理想 对具材料，可以实现“以车代磨”。 2.5PCD刀具 PCD刀具可实现有色金属、非金属耐磨材料的高速加工。 • 2.6性能优异的高速钢和硬质合金复杂刀具 用高性能钴高速钢、粉末冶金高速钢和硬质合金制造的齿轮刀具，可用于 齿轮的高速切削。

控制 系统 等一 系 列技 术 领 域 中的 关键 技 术 初 步得 到解 决 ，已使 得 高速 、超 高速 加 工从 理 论 研 究进 入到具体 实施 的阶 段 。
１４ 提 高精度 ，减 少 工夹具成本 ． 高速切 削可 加工淬 硬零件 （ 可达Ｈ Ｃ ０ ，在一 Ｒ ６）
次 装 夹过 程 中可 完成 粗 、半 精 及 精加 工 工 序 ，对
１３ 改善 表面粗 糙度 ． 在 保证 生产 效 率 的 同时 ，可采 用 较 小 的进 给
量 ，从 而减 小 了加 工 表 面 的粗 糙度 值 。又 由于 切 削 力 的 降 低 ， 转 速 的 提 高 使 切 削 系统 的 工 作 频
收稿 日期 ：２ １－１－ ６ ００ ２ ０ 作者简介 ：刘虹 （９ ４一 １６ ），女，副教授，本科 ，研究方向为数控技术。
务ｌ
勺 化
高速 切 削技 术在 数 控加 工 中 的应 用
Ｔｈ ａｐｐｌ ｅ ｉ ｃａｔｏｎ ｏｆ ｈｉ － ｐｅ ｉ ｇｈ ｓ ｅｄ ｃｕｔ ｉ ｅｃｈｎ ｏ ｔ ｎｇ ｔ ｏｌ ｇｅ ｎ ｔ ｉ ｈｅ ｎｕｍ ｅ￣ｃａｌｃ ｏｎｔ ｏｌ ｒ ｍ ａｃ ｎｉ ｇ ｈｉ ｎ
刘 虹 ，周玉蓉
Ｌ Ｕ ｌ Ｈｏｎｇ． ＺＨ０ Ｕ ．ｏｎｇ Ｙｕ ｒ
（ 重庆工业职业技术学 院，重庆 ４ １ ２ ） ０ １ ０ 摘 要 ：高速切 削加工是数控加工发展 的一个重要方向，本文阐述了高速切削加工的特点、分析了高速 切削加Ｉ的关键技术 （ 包括机床 、刀具 、工艺） ，介绍了高速切削加工的应用领域。 文章编号 ：１ ０ — １ ４ ２ １ ）（ 一 １０ ０ ９ ０ ３ （０ １ ２ 上） ０ １ — ３ ０
性 ， 优 良 的 吸 振 特 性 和 隔 热 性 能 ， 快 速 可 靠 的 Ｃ 控 制性能 ，可靠 的安全 防护等 。 ＮＣ

1·1高速切削机床基本结构机床的基本结构有床身、底座和立柱等,高速切削会产生很大的附加惯性力,因而机床床身、立柱等必须具有足够的强度、刚度和高水平的阻尼特性。

很多高速机床的床身和立柱材料采用聚合物混凝土(或人造花岗岩),这种材料阻尼特性为铸铁的7~10倍,比重只有铸铁的1/3。

提高机床刚性的另一个措施是改革床体结构,如将立柱和底座合为一个整体,使得机床可以依靠自身的刚性来保持机床精度。

1·2高速主轴高速主轴是高速切削最关键零件之一。

目前主轴转速在10 000~20 000 r/min的加工中心越来越普及,转速高达100 000 r/min,200 000 r/min,2 50 000 r/min的实用高速主轴也正在研制开发中。

高速主轴由于转速极高,主轴零件在离心力作用下产生振动和变形,高速运转摩擦和大功率内装电机产生的热会引起高温和变形,所以必须严格控制。

为此对高速主轴提出如下性能要求:(1)高转速和高转速范围;(2)足够的刚性和较高的回转精度;(3)良好的热稳定性;(4)大功率;(5)先进的润滑和冷却系统;(6)可靠的主轴监测系统。

为满足以上性能要求,高速主轴采用了交流伺服电机直接驱动的“内装电机”集成化结构,减少了传动部件,具有更高的可靠性。

高速主轴要在极短时间内实现升降速,在指定位置快速准停,这就要求主轴具有很高的角加速度。

为此,将主轴电机和主轴合二为一,制成电主轴,实现无中间环节的直接传动,是高速主轴单元的理想结构。

轴承是决定主轴寿命和负荷容量的关键部件。

为了适应高速切削加工,高速切削机床的主轴设计采用了先进的主轴轴承和润滑、散热等新技术。

目前高速主轴主要采用3种特殊轴承[5]:(1)陶瓷轴承;(2)磁力轴承;(3)空气轴承。

主轴轴承润滑对主轴转速的提高起着重要作用,高速主轴一般采用油空气润滑或喷油润滑。

采用油空气润滑后,轴承的DN值(主轴轴承孔径与最大转速的乘积)将比脂润滑提高20%~50%。

术标准。 １ ． 切削方式的选择 。 ａ 、 顺铣 与 逆铣 的 选 择 ，原 则 上 在 高 速 切 削加 ＝ ］ 二 中，应尽量选 用分层环 切顺铣加 工 。 因 为顺 铣 时刀 具 刚切 入 工件 时切 屑 厚度 最 大 ，随后 逐渐减少 ，这样有 利于 “咬住 ”材 料并去 除之； 同时，顺铣 时刀刃主 要受压应 力任用 ，受力状 态较理想 ，这样可 以减少刀 具的磨损 ，延长刀具的使用寿命 。ｂ 、切入切 出工件方 式。对 于没有型腔 的外轮廓 区域 ，
根据相 关资料 的统计 ，在现代化 的工业 生产中，零件粗加工 的 ７ ５ ％，精加 工的 ５ ０ ％， 塑件的 ９ ０ ％是 由模具加 工的，做为一种 高附 加 值和 高技术 密集 型产业 ，现代模具 工业 已 成为 当今 工业发展 的基础 。而模具 工业发展 的关键主 要依靠设 计、制造 中先进技 术的应 用 （ 如 并 行 工 程 ＣＥ 、 逆 向工 程 Ｒ Ｅ、快 速 成 形Ｒ Ｐ、虚拟制造技术 ＶＭ、网络化设计与制 造 、高速切削技术 ＨＳ Ｃ等 ） ，其 中模具 的高速 切削技术 已成为 当前模具 制造领域 的热点和 发展方向 。
、
高速 切削加 工在模 具制造 中的
应 。
１ ． 高速 切 削 （ Ｈ ｉ ｇ ｈ Ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ Ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ 简称
ＨＳ Ｃ）
高速切削 的概念实 际上早在 ２ Ｏ 世纪 ３ ０ 年代就 由德国切削物理专家 Ｃ ａ ｒ ｌ Ｓ ａ ｌ ｏ ｍｏ ｎ提 出的 。这 一理 论的发现为人 们提供 了一种在 低温低 能耗条件下 实现高 效率切削金 属的方 法 。那 么何谓 高速 切削昵 ？从 目前来 看 ，高 速切削 还没有一个 明确 的定义 ，它 只是一个 相对概 念，一般 来说 ，把 切削速度 比常规切 削速度 高 ５ 一ｌ Ｏ倍 以上的切削称为 高速切 削。 例如 ：车 削为 ７ ０ ０ ～７ ０ ０ ０ ／ ｍｉ ｎ ，铣削 加工 为

• 伴随着绝热剪切过程的发生，材料内形成了一些剪应变高度 集中的狭窄区域，即绝热剪切带(Adiabatic Shear Band, ASB ，又称集中剪切滑移带)。ASB是一种高应变率加载下材料变 形或断裂的特殊产物，它的出现表明了材料承载能力的下降 或丧失。
现代制造技术基础理论
锯齿状切屑的形成机理
• R. Komanduri等人提出绝热剪切理论来解释高速切削时产生 锯齿形的原因。
• M.A.Davies也提出锯齿形切屑的成型模型来支持R. Komanduri 的理论。
• 锯齿形切屑产生的原因是当切削速度达到某一临界值时由切屑 内部局部应力的突变所造成的。
• 随着刀具的运动，沿着第一变形区的方向开始发生突变剪切， 应变能的释放和切削中的摩擦运动产生了大量的热量导致了热 软化作用，使得沿第一变形区继续变形所需要的应力降低，而 沿前刀面方向刀具所受载荷也会迅速降低。切削刃处工件材料 受到挤压和剪切，所受载荷会增加。当下一个锯齿形切屑单元 即将形成时，切削刃前面工件的热-力学状态和第一变形区及 前刀面上施加的应力将起决定性的作用。
• 绝热剪切理论（突发性热塑性剪切理论）
– Catastrophic thermo-plastic Shear or Adiabatic Shear Theory
• 周期脆性断裂理论
– Periodic Brittle fracture
现代制造技术基础理论
绝热剪切理论
• 绝热剪切(Adiabatic Shearing, AS)现象是材料在高应变速率形 变条件下塑性变形区域化的一种常见现象。
现代制造技术基础理论
3 高速切削的速度范围
• 切削速度划分
10 镍基合金
钛合金 钢
铸铁 铜合金 铝合金 碳纤维塑料

科
科 技论 坛 ＩＩＩ
罗 巍
高速切 削技术要点及其在我 国的发展趋势
（ 山重 型机 床 厂 ， 北 唐 山 ０ ３ ０ ） 唐 河 ６ ０ ０
摘 要： 本文通过介 绍高速切 削机理 以及通过对机床 、 刀具等方 面介绍 实现 高速切 削的技 术措施及今后 的发展趋势 。探讨 高速切 削的应 用领 域； 高速切 削研究现存问题 并展 望高速切 削的发展趋势和未来研究方向。 分析 关键词 ： 高速切削技 术； 机床 ； 刀具 ； 发展现状 ； 理 围内某一设定 温度 ， 精度 为 ± ． ， ０ 。 同时使 用 ７ ４ 高速切削技术在我国的现状 切削加 工是机械 加工应用 最广 泛 的加 工 油雾润滑、 混合陶瓷轴承等新技术 ， 使主轴免维 我国在 ２ 世纪 ９ 年初 开始 了有关 高速切 ０ ｏ 长寿命 、 高精度 。 削机床及工艺 的研究。 研究 内容包括水泥床身、 方法之一 ， 而高速是它 的重要发展方向 ， 其中包 护 、 括高速软切削 、 高速硬切削 、 速干切削 、 进 高 大 ２ 高精度快速进给系统 ． ２ 超高速 主轴系统 、 全陶瓷轴承及磁悬浮轴 承、 快 给切削等 。高速切削能够大幅度提高生产效 率 高精度快速进给系统高速切 削是 高切 削速 速进给系统 、有色金属 及铸铁超 高速切 削机理 和单位时间内材料切除率 ，改善 加工 表面质量 度 、 高进给率和小切削量的组合 ， 进给速 度为传 与适应刀具等方面。通过我 国科技工作者 的艰 降低加工 费用 。通常认 为 ， 高速切 削加工为 ： 切 统的 ５～１ 。这就要求 机床进 给系统很高 的 苦 工作 ， ０倍 各项关键技术都取得 了显著进展 。 部分 削速度超过普通切削的 ５ １ 倍 ； — ０ 机床主轴转速 进给速度和良好的加减速特性 。一般要求快速 单项技术指标 可达 国际先进水平 。然而高速切 在 １０ ０ ２ ０ ０ ｒ ｎ以 上 ；进给 速度 通 常 达 进给率不小于 ６ ｍｒ ｎ ００－００ｒ ｉ ／ ａ ０ ／ ｉ，程序 可编辑进给率小 削机床是诸多高新技术 的高度集成 ，并且在一 ａ １ — ０ ／ ｉ， ５ ５ ｍ ｒｎ 最高可达 ９ ｒ ｍ ｎ 高速 切削技术 于 ４ ｎｍ ｎ ａ ０ ｄ ｉ。 ｔ ０ｄ ｉ，轴 向正逆 向加速 大于 １ ｍｓ （ ） 定 的市场需求 驱动下才能真 发展起来 。高速 ０／ １ 。 ２ ｇ 是 在机床结构及材料、 机床设计制造技术 、 高速 机床制造商大多采用全 闭环位置伺服控制的小 机床的高档数控 系统和开放式数控系统正在深 主轴系统 、 速进给系统 、 快 高性能 Ｃ Ｃ控制 系 导程 、 Ｎ 大尺寸 、 高质量的滚珠丝杠或大导程多头 人研究中 ， 目 但 前主要还是依赖进 口。 统、 高性能刀夹系统、 高性 能刀具材料及刀具设 丝 杠 。 国内刀具材料 目 前仍 以高速钢 、硬质合金 ２ 高速伺服系统 － ３ 计制造技术 、 高效高精度测量测试技术 、 高速切 刀具为 主 ， 先进刀具 材料（ 如涂层硬 质合金 、 金 削机理 、高速切 削工艺等诸多相关硬件与软件 为 了实现高速切削加工 ，机床不但要有高 属陶瓷 、 陶瓷刀具 、 Ｂ Ｃ Ｎ和 Ｐ Ｄ刀具等） Ｃ 虽有 一 技术 均得到充分发展的基础之 上综合 而成 的 。 速 主轴 ， 还要有高速 的伺服系统 ， 这不仅是为了 定基础 ， 但应用范 围不够广泛。总的来 说 ， 切削 因此 。 高速切削加工是 一个复杂 的系统工程 ， 涉 提高生产效率 ，也是维持高速切削中刀具正常 速度普遍偏低 ，切削水平和加工效率较低。 自 及机 床、 刀具 、 工件 、 加工工艺 过程参数及 切削 工作 的必要条件，否则会造成刀个的急剧磨损 ２ 世纪 ９ 年代 以来 ， 高速切 削铝合 金 、 、 Ｏ Ｏ 对 钢 与升温 ， 破坏工件加工 的表面质量。 铸铁、 高温合金、 钛合金等的切削力 、 切削温度 、 机理等诸多方面。 生产率与切削速度有着很密切关 系的 ， 切 ３实现高速切削 ，要正确地使用 高速切 削 刀具 损与破损和刀具寿命进行 了一定研究 和 削速度的提高可 以提高生产率 ，同时精 密和超 刀 具 探讨 ， 但还没有进行全面系统 的研究 。 对切削加 ３１高速切削刀具材料 ． 工过程的监控技术 研究较 多，但投入生产使用 精密加工技术 的发展也对切削速度有了更 进一 步提高的要求 。 高速切削加工 的概念提出后 ， 经 刀具材料的发展 ，高速切削技术发展 的历 的较少 。 也就是刀具材料不断进 步的历史 。 高速切削 ５高速切 削加工技术展望 过长期的探索 、 研究和发展 ， 泛应用 于工业 史 ， 被广 生产。 高速切 削除了能大幅度提高生产率以外 ， 的代表性 刀具材料是立方氮化硼 （ Ｂ ） Ｃ Ｎ 。端 面 高速切削发展趋势和未来研究方 向归纳起 Ｂ 还可以提高加工质量 ，特别是改善 已加工表 面 铣 削使 用 Ｃ Ｎ刀具 时 ，其 切 削 速 度 可 高达 来主要有 ： 新一 代高速大功率 机床的开发与 ｎ ０ ０ ／ ｉ， ｂ 高速切削动态特性 及稳 定性的研究 ； ｅ ． 质量。传统 的切削速度和刀具 寿命 的关 系被假 ５０ ｍｍ ｎ 主要用 于灰 口铸铁的切削加工 。聚 研制 ；． 定 为线性关系 ， 即刀具 的速度越高 ， 刀具 的磨损 晶金刚石（ Ｃ 刀具被称之为 ２ 世 纪的刀具 ， 高速切削机理的深入研究 ；． Ｐ Ｄ） １ ｄ 新一代 抗热振性 越 快。２ Ｏ世纪上半叶 。 研究人 员开始发 现， 在加 它特别适用 于切 削含有 Ｓ ｉ 的铝合金 材料 ， Ｏ 而 好 、 耐磨性好 、 寿命长的刀具材料的研制及适 宜 工过程 中， 切削速度达 到某个值后 ， 情况开始发 这种金属材料重量 轻、 强度高 ， 广泛地应用于汽 于高速切削的刀具结构 的研究 ；． 一步拓宽 ｅ进 生 变化 ， 刀具磨损加剧 ， 是速度继续上 升 ， 但 超 车、 摩托车发动机 、 电子装置 的壳体 、 底座 等方 高速切削工件材料及其高速切削工艺范围 ；开 ￡ ｇ 建 过某一值 ， 又可以恢复正常加工 。 经过 长期 的生 面。目前 ，用聚晶金刚石刀具端 面铣削铝合金 发适用 于高速切 削加工 状态 的监控技 术 ；－ 产实践 ，人们意识 到对于某一特定的被加工材 时，０ ０ ／ ｉ ５ ０ ｍ ｍｎ的切削速度 已达到实用化水 平 ， 立高速切削数据库 ，开发适于高速切 削加工的 ｈ 料来说 ，在比现行使用的切削速度高许多倍的 此外 陶瓷刀具也适用于灰 口铸铁 的高速切 削加 编程技术 以进 一步推 广高速 切削加 工技术 ；． 区域可能存 在一个十分理想的切削条件 ，在这 工 。 基于高速切削工艺 ， 发推广干式 （ 开 准干式 ） 切 涂层 刀具 ：Ｂ Ｃ Ｎ和金 刚石刀具 尽管具 有很 削绿色制造技术 ；基 于高速切削 ， 个切 削条 件下 ， 生产率高 、 刀具 耐用度长 ， 而且 ｊ ． 开发推广高 切 削 力 也 比较 小 。 好的高速切 削性能 ， 但成本相对较高 。 用涂层技 能加工技术 。 ２实现高速切 削 ， 高速切削机床应具 备的 术能够使切 削刀具既价格 低廉，又具有优异性 高速切削技术 是切 削加工技术 的主要发展 条件 能， 可有效 降低加工成本。 现在高速加工用 的立 方 向之一。 它会随着 Ｃ Ｃ技术 、 电子技术 、 Ｎ 微 新 为 了适应 粗精加 工 、轻重 切削 和快速 移 铣刀 ， 大都用 ＴＡＮ系的复合多层涂镀技术进 材料 和新结构等基 础技术 的发展而迈上更高的 ｉＩ 动， 同时保证高精度 （ 位精度 ± ． ５ ｍ ， 定 ０ ０ ｒ ）性 行 处 理 。 ０ ａ 台阶。 但也应清醒的看到。 高速切 削技术 自身也 能 良好的机床是实现高速切 削的关键 因素 。其 ３ ． ２高性 能 的 刀具 存在着一些亟待解决 的问题 ，这些都在一定程 应具备的技术有以下几项 ： 夹持系统高速铣床的刀具夹持系统要求其 度上制约和阻碍 了高速切削技术 的发展 ，我们 有很高的动平衡性 ， 要求 主轴具 有 ３０ ０／ ｉ 需要找准问题所在 ， ００ ｒ ｎ ｍ 认真研究并真正加以解决 。 ２１ 速 主 轴 ．高 高速主轴是高速切削机床 的核心部件 ， 随 之上 的动平衡能力 ， 且具有绝对的定心性 。主 着对 主 轴 转 速要 求 的不 断 提 高 ，传 统 的齿 轴 、 刀柄 、 刀具三者在旋转时应具有极高的同心 轮——皮带变 速传 动系统 由于本身 的振 动 、 噪 度 ， 这样才能保证高速 、 高精度加工 。否则转速 音等 原因已不能适应要求 ，取而代之的是一种 越 高离心力越大 当其达到系统的临界状态将 新颖 的功能部件—— 电主轴 ，它将主轴电机与 会使刀具系统发生 激振 ，其结果 是加工质量下 刀具寿命缩短 ， 加速 主轴轴 承磨损 ， 重时 严 机床 主轴合二为一 ，实现 了主轴 电机与机床主 降， 轴 的～体化。电主轴采用 了电子传感器来控制 会使 刀具与主轴损坏 。刀柄系统与主轴锥 度穴 温度 ， 自带水冷或 油冷循环系统 ， 使主轴在高速 孔应结合紧密，现在 刀柄一般都采用锥部 与主 旋转时保持恒温 ，一般可控制在 ２ 。 ～ ５ ０ ２ 。范 轴端面同时接触 的双定位锥柄。

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。

★高等学校全国优秀博士学位 论文作 者专项 资金资助项 目（ 编号 ：０ １ １ 参 数 ， 滚 珠 运 动 的 方 向与 滚 道 相 切 而 不 是 相 交 。 而 ２０３） 使 从
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机械制造 ４ ４卷 第 ４９ ９ 期
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承 ， 用 流 体 动 、 力 相 结 合 的 办 法 ， 主 轴 在 油 膜 支 采 静 使 承 中旋 转 ， 向 和 轴 向 跳 动 小 ， 性 好 。 尼 特 性 好 ， 径 刚 阻 适 于 粗 、 加 工 ， 命 长 。 其 无 通 用 性 ， 护 保 养 比较 困 精 寿 但 维
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接 触 地 悬 浮 起 来 。 转 速 可 达 ４ ０ ／ ｉ 功 率 为 其 ５０ ０ｒ ｒ ｎ， ａ
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高 速祁 床帕 关键 技 市 和 发 展 趋 势 ★
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被视 为 现 代 制 造 技 术 领 域 的 一 个 里 程 碑 。 着重 研 究 了 高速 切 削的 关 键 技 术 —— 机 床 技 术 、 具 技 术 和 工 艺技 术 及 其应 用 。 刀
关 键 词 ： 速 ； 削 ； 键 ； 术 高 切 关 技
中图分类号 ：Ｂ Ｔ
文献标识码 ： Ａ
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战 ， 是对 我 国切 削行 业 陈 旧体 制 的挑 战 。 也
３ 高 速切 削 的关键 技术
３ １ 高 速 切 削 机 床 技 术 ．
升 趋 快 。 而后 这
（ ） 进 螺 母 结 构 设 计 ， 当减 小 滚 珠 直 径 ， 珠 采 用 ３改 适 钢
２ 高 速切 削 的作 用
随 着 制 造 业 的 发 展 ， 品 的 材 料 构 成 将 不 断 优 化 ， 的 产 新 工 程 材 料 也 不 断 问 世 ， 每 一 种 新 型 材 料 的 采 用 都 对 切 削 而
空 心 结 构 ， 珠 链 中钢 珠 按 一 大 一 小 间 隔 排 列 ， 有 效 降 低 滚 可
高 速 运 行 时 的噪 声 ；
加工 提 出了新 的要 求 。奥 氏体 不 锈钢 、 锰 钢 、 硬 钢 、 高 淬 复 合 材 料 、 磨 铸 铁 等 材 料 的用 量 将 迅 速 增 加 ， 别 是 在 切 削 耐 特 加 工 比较 集 中 的 汽 车 工 业 ， 发 动 机 、 动 器 零 件 中 的 硅 铝 其 传 合 金 的 比例 在 持 续 增 加 ， 开 始 引 入 镁 合 金 和 新 的 高 强 度 并 铸铁 ， 以减 轻 汽 车 的 重 量 和节 省 能 耗 。
倍 时 ， 削 刃 口的 温 度 开 始 随 切 削 速 度 增 大 而 降 低 ， 具 磨 损 切 刀

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。

浅谈高速切削加工技术及应用摘要：高速切削(high speed cutting,hsc)是近年来迅速崛起的一项先进制造技术。

本文就高速切削加工技术的发展、特点、关键技术及其应用作一简要的研究与阐述。

关键词：高速切削加工；技术；研究；应用中图分类号：tg659 文献标识码：a 文章编号：1006-3315（2011）11-175-0011931年4月德国物理学家carl.j.saloman最早提出了高速切削（high speed cutting）的理论，并于同年申请了专利。

他指出：在常规切削速度范围内，切削温度随着切削速度的提高而升高，但切削速度提高到一定值之后，切削温度不但不会升高反而会降低，且该切削速度vc与工件材料的种类有关。

对于每一种工件材料都存在一个速度范围，在该速度范围内，由于切削温度过高，刀具材料无法承受，切削加工不可能进行。

要是能越过这个速度范围，高速切削将成为可能，从而大幅度地提高生产效率。

由于实验条件的限制，当时高速切削无法付诸实践，但这个思想给后人一个非常重要的启示。

一、高速切削加工概述1．高速切削历史和现状高速切削的起源可追溯到20世纪20年代末期。

德国的切削物理学家萨洛蒙博士于1929年进行了超高速切削模拟试验。

1931年4月发表了著名的超高速切削理论，提出了高速切削假设。

我国早在20世纪50年代就开始研究高速切削，但由于各种条件限制，进展缓慢。

近10年来成果显著，至今仍有多所大学、研究所开展了高速加工技术及设备的研究。

2．切削速度的划分根据高速切削机理的研究结果，高速切削不仅可以大幅度提高单位时间材料切除率，而且还会带来一系列的其他优良特性。

高速切削的速度范围定义在这样一个给切削加工带来一系列优点的区域。

这个切削速度区比传统的切削速度高得多，因此也称超高速切削。

通常把切削速度比常规高出5～10倍以上的切削加工叫做高速切削或超高速切削。

3．高速切削的优势高速切削具有以下特点：①可提高生产效率；②降低了切削力；③提高加工质量；④高速切削的切削热对工件的影响小；⑤加工能耗低，节省制造资源；⑥高速切削可以加工难加工材料；⑦简化了加工工艺流程；⑧可降低加工成本。

＿ 产现高速切削加工的核 的发 展 目标 ，高速机床的生产能力 给系统和高速 Ｃ 控 制系统 等。 ＮＣ 高
大
心 究 容 要 研 内 主 有：
Hale Waihona Puke 和技术水平已经成为衡量一个国家 速机 床 整机技 术研 究 内容主 要包 括：机床床身 、冷却系统 、安全措
高速 切削机理 、高速加工技术、高 制造技术水平的重要标志 。 速加工 用刀具技 术、高速加工工艺
高速主轴单元
高速主轴部件是高速机床最为
现高 速切削的基础 。 现在工业发达 高速加工机床单元技 术的研究 内容 关键部件之一 ，同时高 速主轴单元 国家都把生产高速 机床 作为其重要 主要包括 ：高速主轴单元 、高速进 的设计是实现高速加工的关键技术
２０ 年第５ ｆ ０７ 期 总第７ 期 Ｊ Ｏ Ｌ ４ Ｍ ＵＤ＆ＤＥＰ Ｏ Ｅ Ｔ模 具工程 Ｉ Ｒ ＪＣ
采 用 三 套 主 轴 轴 承 支 承 的结 构 ， 气动主轴 、水动主轴 。不 同类型的
高速主轴 矢 量控 制 ，具 有输 出功 率 大 、调 Ｄ ｎ值 可 以 达 到 １ ８ Ｘ １ ． ０ｍｍ ・ ／ ｒ 主轴输出功率相差较大 。 并 速 范 围 宽 和 功 率 一扭 矩 特 性 好 的 ａｎ ｒｉ ，但 是主轴支承 刚度有所 降 要在极短的时间内完成升降速 ，
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈｅ ｋ ｙ ｔｃ ｏｏ ｉｓ ａ ｄ ｃ ｒｎ ｔ ｔｓ ａ ｈｅ ｎ ｗ ｅｔ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｏ ｇ ｐ ｅ ｓ ｒｃ： ｅ ｅ ｈｎ ｌ ｇｅ ｎ ｕｒｅ ｔ ｓａｅ ｎｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ｆ ｒ ｈｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｃ ｔ ａ ｈｉ ｎ ｏ ｉ ｅ ｉｈ ｈ ｇ ｓ ｅ ｄ ｓ ｉｄ ｅ ｕ ｔ ｈｇｈ ｓ ｅ ｄ ｆｅ ｙ ｔｍ ， ＣＮ Ｃ ｃ ｎｔｏ ｕｔｉ ｍ ｃ ｎｉｇ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗ ｔ ｉ ｈ ｐ ｅ ｐｎ ｌ ｎｉ， ｉ ｐ ｅ ｅ ｄ ｓ ｓｅ ｎｇ ｏ ｒｌ